| 研究課題/領域番号 |
19J20596
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
平松 諒也 東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| キーワード | 磁気緩和現象 / 第一原理計算 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は磁気デバイスにおける磁化の運動，特に磁気緩和現象と呼ばれる磁化の制御に関わる現象に対し，理論の立場から議論を行うことを目的としている．磁気緩和現象は磁性材料に加え，周囲の環境である接合材料，温度などの要因が寄与することが知られているため，それら各寄与に関する理論的な定量評価がデバイス開発において求められている．今年度の研究では，材料依存性を決定づける，原子スケールにおける磁気緩和現象に関して，第一原理計算と呼ばれる電子状態計算を利用することで，理論に基づいた定量評価を試みた．特に磁気デバイスの動作環境依存性を議論することを目的として，高性能デバイス材料の候補として期待されているホイスラー合金における磁気緩和現象の温度依存性に焦点を当てた．温度依存性は系のスピン揺らぎの効果を温度揺らぎとして取り込むことで行った．理論計算から得られた磁気緩和現象の温度依存性，ならびに各温度におけるホイスラー合金の電子状態の比較から，ホイスラー合金の特徴であるハーフメタル性が磁気緩和現象を抑制させていることが示された．また，ハーフメタル性が崩れた温度領域における磁気緩和現象が，遷移金属系の磁気緩和現象の温度依存性の傾向と似ていることを示した．加えて，異なるホイスラー合金材料，決勝構造での磁気緩和現象の温度依存性，電子状態計算によるハーフメタル性の定量評価を示すことで，各材料の磁気緩和現象の傾向を理論的に示した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
今年度の研究ではデバイスの動作環境を考慮した形での原子スケールの磁気緩和現象を理論的に評価することを目的とした．そのために磁気緩和現象の温度依存性，接合材料依存性の評価を試みた．前者の温度依存性は今年度の研究によりスピンの熱揺らぎを考慮することで評価を行った．一方で，後者の接合材料依存性には電流を考慮した磁気緩和現象の定量評価を行うことで評価を試みることを計画しているものの，今年度の研究では達成できなかった．これは電流を考慮した磁気緩和現象の定量評価には従来の評価手法を拡張する必要があることが判明し，その実装に予定以上の時間を要してしまったためである．当初予定していた接合材料依存性を議論できていないため，進捗状況を以上の区分とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究方針として，初めに磁気緩和現象の接合材料依存性の定量評価を試みる．評価を実行するにあたり，第1四半期までに接合材料依存性を評価できるように第一原理からのプログラムを拡張する．それ以降，磁気デバイスとして利用される磁性多層膜構造での接合材料依存性，並びにスピン揺らぎを考慮した温度依存性の理論的な評価を行い，多層膜構造における磁気緩和現象の材料的寄与・構造的寄与の双方を示す予定である．加えて，多層膜構造において，各磁性層が異なる磁化方向を向く系での磁気緩和現象を評価することで，磁気デバイスの動作に必要な各磁性層の磁化のそれぞれのダイナミクスに関して評価を行う．
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