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2020 年度 実施状況報告書

スピントロニクス素子の磁化反転における動的電子状態をさぐる

研究課題

研究課題/領域番号 19K04464
研究機関群馬大学

研究代表者

櫻井 浩  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80251122)

研究分担者 高橋 学  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (50250816)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードスピントロにクス / 磁気スイッチング / スピン磁気モーメント / 軌道磁気モーメント / 磁気コンプトン散乱 / 磁歪 / X線磁気円に植生
研究実績の概要

本研究ではスピントロニクス素子の接合界面における磁化反転に伴う動的電子状態を明らかにすることを目的とする。2020年度は②スピン・軌道磁化の磁化反転に伴う動的挙動と磁気カー効果・磁歪などの磁気特性との関連の解明に着目し以下を行った。
1.2019年度に開発したひずみゲージを用いた磁歪測定システムによる磁歪測定結果とスピン・軌道磁化の磁化反転挙動の関連の検討
2019年度に開発したひずみゲージを用いた磁歪測定システムによる磁歪測定結果とスピン・軌道磁化の磁化反転挙動の関連を検討した。ナノ構造を付与することで巨大磁歪効果が報告されているFe-Co系に着目し、ナノ構造を制御したFe/Co多層膜の磁歪の磁場依存性とスピン・軌道磁化の磁化反転挙動の関連の検討を行った。その結果、磁歪の大きな系ではスピン磁化と軌道磁化の磁化曲線が異なり、軌道磁化が巨大磁歪と関連する可能性が示唆された。
2.2019年度にKEK-PF実験課題として採択され、2020年度に開始されたX線磁気円二色性を用いたスピン・軌道・磁気双極子項に相当する磁化曲線の測定手法を開発
CoFeB/MgOおよびCoFeB/Taを対象として、X線磁気円二色を用いたスピン・軌道・磁気双極子項に相当する磁化曲線の測定を初めて行った。その結果、アモルファス試料であるので磁気双極子項はほとんどゼロであった。さらに、磁気双極子項がゼロと考えて求めたスピン磁化曲線と磁気コンプトン散乱から求めたスピン磁化曲線とが一致した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

以下の理由による。
〇2019年度に開発したひずみゲージを用いた磁歪測定システムによる磁歪測定結果とスピン・軌道磁化の磁化反転挙動の関連の検討を行うことができた。

〇2019年度にKEK-PF実験課題として採択され、2020年度に開始されたX線磁気円二色性を用いたスピン・軌道・磁気双極子項に相当する磁化曲線の測定手法を開発に成功し、スピン・軌道・磁気双極子項に相当する磁化曲線を求めることができた。

今後の研究の推進方策

スピン・軌道磁化の磁化反転に伴う動的挙動と磁歪などの磁気特性との関連が明らかになってきた。そこで、スピン・軌道磁化の磁化反転に伴う動的挙動と磁歪などの磁気的特性との関連をより明確にしていく。さらに、Fe-Ga、Fe-Al(あるいはFe-Co系)などの巨大磁歪材料がD03構造を有し、トポロジカルなバンド構造に由来する異常ネルンスト効果と関連することが最近報告されているので、スピン・軌道磁化の磁化反転に伴う動的挙動とトポロジカルなバンド構造との関連も検討していく。

次年度使用額が生じた理由

国内学会発表・国際会議等への出張等がなかったため、未使用額が生じた。引き続き国内学会発表・国際会議等への出張を計画するが、2021年度の状況による。成果発表を目的とした2022年度への延長も視野に入れる必要がある。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Mohanlal Sukhadia University/The M.S. University of Baroda(インド)

    • 国名
      インド
    • 外国機関名
      Mohanlal Sukhadia University/The M.S. University of Baroda
  • [雑誌論文] Estimation of Angular Momentum Compensation Temperature in GdFe Film by Magnetic Compton Scattering2021

    • 著者名/発表者名
      Ikebuchi T.、Hirata Y.、Funada S.、Tsukamoto A.、Ito H.、Suzuki K.、Hoshi K.、Tsuji N.、Sakurai H.、Shiota Y.、Moriyama T.、Ono T.
    • 雑誌名

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      巻: 45 ページ: 1~5

    • DOI

      10.3379/msjmag.2101L002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Density and Effective Atomic Number Measurement by Using a Newly Developing Photon Counting CT System2020

    • 著者名/発表者名
      Sakurai Hiroshi、Hoshi Kazushi、Harasawa Yosuke、Ono Daiki、Zhang Kun、Nagao Akie、Ohno Yumiko、Sunaguchi Naoki、Suzuki Kosuke、Torikoshi Masami
    • 雑誌名

      Advanced Engineering Forum

      巻: 38 ページ: 93~99

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/aef.38.93

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study of magnetism in Fe doped CoCr2O4 using magnetic Compton scattering and first-principles computations2020

    • 著者名/発表者名
      Dashora Alpa、Suthar Mahesh、Kumar Kishor、Choudhary R.J.、Phase D.M.、Sakurai H.、Tsuji N.、Sakurai Y.、Ahuja B.L.
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 824 ページ: 153883~153883

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2020.153883

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Identifying the Degradation Mechanism in Commercial Lithium Rechargeable Batteries via High-Energy X-ray Compton Scattering Imaging2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Kosuke、Otsuka Yuji、Tsuji Naruki、Hoshi Kazushi、Sakurai Yoshiharu、Sakurai Hiroshi
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 10 ページ: 5855~5855

    • DOI

      10.3390/app10175855

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Depth dependence of spin-specific magnetization hysteresis loops measured by magnetic Compton scattering2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Naruki、Sakurai Hiroshi、Sakurai Yoshiharu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 ページ: 182402~182402

    • DOI

      10.1063/5.0007398

    • 査読あり
  • [学会発表] Compton Scattering Imaging for Operando Observation of Lithiation State on Commercial Lithium Battery Cells2020

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Suzuki, Naruki Tsuji, Yuki Orikasa, Yoshiharu Uchimoto, Yoshiharu Sakurai and Hiroshi Sakurai
    • 学会等名
      The Electrochemical Society Meeting (PRiME 2020)
    • 国際学会
  • [学会発表] Temperature dependence of magnetic quantum number specific magnetic hysteresis curves for CoFeB/MgO and CoFeB/Ta multilayered films2020

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakurai, Ryohei Shioda, Kento Haishi, Haruka Ito, Akane Shibayama, Kosuke Suzuki, Kazushi Hoshi, Naruki Tsuji and Yoshiharu Sakurai
    • 学会等名
      Mat Science 2020(online)
    • 国際学会
  • [学会発表] CoFeB/MgO多層膜におけるXMCDの磁場依存性(17aA-2)2020

    • 著者名/発表者名
      伊藤 遥,鈴木真粧子,高橋 学,鈴木宏輔,星 和志,雨宮健太,櫻井 浩
    • 学会等名
      第44回日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] Fe/Co多層膜の磁気コンプトンプロファイルの磁場依存性(17aA-3)2020

    • 著者名/発表者名
      塩田椋平,伊藤 遥,鈴木宏輔,星 和志,石井翔也,辻 成希,櫻井 浩
    • 学会等名
      第44回日本磁気学会学術講演会
  • [備考] 櫻井浩・電子情報 | 研究者情報 - Gunma University

    • URL

      https://researchers-info.st.gunma-u.ac.jp/ei_sakurai_hiroshi/

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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