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2019 年度 実施状況報告書

反強磁性スピントロニクスに向けた反強磁性磁気モーメントの電気的制御機構の理解

研究課題

研究課題/領域番号 19K15445
研究機関名古屋大学

研究代表者

羽尻 哲也  名古屋大学, 工学研究科, 助教 (80727272)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード反強磁性スピントロニクス / 交換結合 / 逆ペロブスカイト窒化物 / 薄膜
研究実績の概要

反強磁性体は強磁性体と比べて優れた特性を持つことが明らかになり,その制御や電気的検出についての研究が盛んに行われ始めている。しかしながら強磁性体とは異なり,反強磁性ネールベクトルの電気的読み取りが難しい。そのためネールベクトルの電気的制御が実証された反強磁性体は限られており,系統的な実験は行われてきていない。本研究では反強磁性ネールベクトルの電気的制御の系統的な理解を目指し,反強磁性体/強磁性体積層膜における交換結合磁界の電気的スイッチングを行う。
様々ある反強磁性体の中で,本研究ではまず始めに逆ペロブスカイト窒化物反強磁性体Mn3ANに着目した。反強磁性体Mn3ANはA原子によって反強磁性スピン構造や局所磁気モーメントの大きさが変化するため,A原子を変えた反強磁性体Mn3AN/強磁性体積層膜において交換結合磁界の電気的スイッチングを行う事で,系統的な比較が出来ると考えたためである。初年度はまず始めに反強磁性体Mn3AN (A = Ga, Ni, Ni0.35Cu0.65)と強磁性体Co3FeNとのエピタキシャル成長した積層膜の作成と交換結合特性の評価を行い,類似の交換結合特性を有していることを確認した。
続いてフォトリソグラフィを用いて積層膜をホールバーに加工し,上部の強磁性体の磁化方向を外部磁場を用いて制御し,強磁性体から反強磁性体に任意の方向に偏極したスピンを注入する事で交換結合磁界の反転挙動を調べた。交換結合を得るための磁場中冷却方向と逆方向に外部磁場を印加しパルス電流を印加する事で交換結合磁界がすべての積層膜で反転する事を見いだした。そして反転量のパルス電流密度依存性の測定を行い,反強磁性層により交換結合磁界の反転が飽和する電流密度に優位な差があることを見いだした。

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

逆ペロブスカイト窒化物反強磁性体/強磁性体のエピタキシャル成長した積層膜の作成ノウハウを確立し,さらに交換結合磁界スイッチングの反強磁性層依存性を見いだす事が出来たために,おおむね順調に計画が進んでいると思われる。

今後の研究の推進方策

既に得られている交換結合磁界スイッチングの反強磁性体層依存性より,電流密度を決定する支配因子の推定を行う。そしてさらなる比較対象となりうる反強磁性体の選定を行い,薄膜・積層膜の作成と交換結合磁界スイッチング実験を行っていく。

次年度使用額が生じた理由

予定した以上に実験が効率的に進んだために,予定していたほど消耗品の消費が少なかったため。また物品も購入を予定していた製品と同等の性能でありながら,安い物品を導入することが出来たため。
繰り越し分は実験消耗品に計上する予定である。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 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 4件、 査読あり 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] Universitat Augsburg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Universitat Augsburg
  • [雑誌論文] Epitaxial growth and orientation-dependent anomalous Hall effect of noncollinear antiferromagnetic Mn3Ni0.35Cu0.65N films2020

    • 著者名/発表者名
      Miki R.、Zhao K.、Hajiri T.、Gegenwart P.、Asano H.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 ページ: 113907

    • DOI

      doi.org/10.1063/1.5142250

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrical current switching of the noncollinear antiferromagnet Mn3GaN2019

    • 著者名/発表者名
      Hajiri T.、Ishino S.、Matsuura K.、Asano H.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 ページ: 052403

    • DOI

      doi.org/10.1063/1.5109317

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin structure and spin Hall magnetoresistance of epitaxial thin films of the insulating non-collinear antiferromagnet SmFeO32019

    • 著者名/発表者名
      Hajiri T、Baldrati L、Lebrun R、Filianina M、Ross A、Tanahashi N、Kuroda M、Gan W L、Mente? T O、Genuzio F、Locatelli A、Asano H、Kl?ui M
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 31 ページ: 445804

    • DOI

      doi.org/10.1088/1361-648X/ab303c

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Anomalous Hall effect in the noncollinear antiferromagnetic antiperovskite Mn3Ni1?xCuxN2019

    • 著者名/発表者名
      Zhao K.、Hajiri T.、Chen H.、Miki R.、Asano H.、Gegenwart P.
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 ページ: 045109

    • DOI

      doi.org/10.1103/PhysRevB.100.045109

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Piezo-electrical control of gyration dynamics of magnetic vortices2019

    • 著者名/発表者名
      Filianina M.、Baldrati L.、Hajiri T.、Litzius K.、Foerster M.、Aballe L.、Kl?ui M.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 115 ページ: 062404

    • DOI

      doi.org/10.1063/1.5110169

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性体Mn3Ni1-xCuxN 薄膜の作製と磁気・電気的特性2020

    • 著者名/発表者名
      三木竜太, 羽尻哲也, Kan Zhao, Hua Chen, Philipp Gegenwart, 浅野秀文
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性体逆ペロブスカイト窒化物におけるホール抵抗の電気的スイッチング2020

    • 著者名/発表者名
      松浦健人, 羽尻哲也, 石野直, 浅野秀文
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] 反強磁性体Mn3(Ni1-xCux)Nにおけるスピン輸送測定2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木将太, 羽尻哲也, 三木竜太, 浅野秀文, Kan Zhao, Philipp Gegenwart, 小林研介, 新見康洋
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性体Mn3GaN を用いたNbN ジョセフソン接合の作製と特性評価2020

    • 著者名/発表者名
      加藤 大雅, 中村 俊平, 松浦 健人, 強 博文, 羽尻 哲也, 浅野 秀文
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 反強磁性体/強磁性体積層膜における電流誘起交換結合磁界反転の反強磁性体依存性2020

    • 著者名/発表者名
      後藤 大尚、羽尻 哲也、浅野 秀文
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Spin transport measurement in noncollinear antiferromagnet Mn3Ni1-xCuxN2020

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, T. Hajiri, R. Miki, H. Asano, K. Zhao, P. Gegenwart, K. Kobayashi and Y. Niimi
    • 学会等名
      New Perspective in Spin Conversion Science
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Hall effect in antiferromagnetic antiperovskite Mn3Ni1-xCuxN films2019

    • 著者名/発表者名
      T. Hajiri, K. Zhao, R. Miki, H. Chen, P. Gegenwart, H. Asano
    • 学会等名
      Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性体逆ペロブスカイト窒化物におけるホール抵抗の電気的スイッチング2019

    • 著者名/発表者名
      松浦 健人、羽尻 哲也、石野 直、浅野 秀文
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性体Mn3(Ni0.35Cu0.65)N薄膜における異常ホール効果の観測2019

    • 著者名/発表者名
      三木 竜太、羽尻 哲也、Kan Zhao、Hua Chen、Philipp Gegenwart、浅野 秀文
    • 学会等名
      第80回 応用物理学会 秋季学術講演会
  • [学会発表] 逆ペロブスカイト窒化物Mn3(Ni1-xCux)N薄膜における異常ホール効果の観測2019

    • 著者名/発表者名
      羽尻哲也, K. Zhao, H. Chen, 三木竜太, P. Gegenwart, 浅野秀文
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
  • [学会発表] ノンコリニア反強磁性絶縁体 SmFeO3 薄膜の作製と スピンホール磁気抵抗効果2019

    • 著者名/発表者名
      八田隼之介,棚橋直也,松浦健人,羽尻哲也,浅野秀文
    • 学会等名
      43回 日本磁気学会学術講演会
  • [備考] 羽尻哲也ホームページ

    • URL

      http://thajiri.web.fc2.com/index.html

  • [備考] 浅野研究室ホームページ

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/

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公開日: 2021-01-27  

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