2022 年度研究成果報告書

2次元磁性体における磁気ゆらぎの電気的検出と高効率スピン変換の開拓

研究課題

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研究課題/領域番号	20H02557
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分28020:ナノ構造物理関連
研究機関	大阪大学
研究代表者	新見康洋大阪大学, 大学院理学研究科, 教授 (00574617)
研究期間 (年度)	2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード	スピン流 / 原子層磁性体 / 二次元 / スピン変換
研究成果の概要	本研究課題では、近年急進展しているファンデルワールス磁性体の物質群を広げること、さらにそれらにスピン流を注入することで、磁気転移温度近傍の磁気ゆらぎを、スピン変換を介して電気的に検出することを目指した。原子層反強磁性体CeTe3では磁気転移温度以下で磁気的な性質を伴った量子振動を観測した。三角格子反強磁性体Ag2CrO2では磁気転移温度以下で特異な異常ホール効果を観測した。また原子層強磁性体Fe5GeTe2と強磁性パーマロイの2層膜に対してスピントルク測定を行い、磁気転移温度以下で大きな信号変化を観測した。これらの結果は、磁気転移がスピン変換に大きな影響を与えていることを実証したものである。
自由記述の分野	スピントロニクス
研究成果の学術的意義や社会的意義	スピン流電流変換を用いたスピントロニクスデバイスへの応用という観点では、単純な金属だけでは限界があり、トポロジカル絶縁体、ワイル半金属、超伝導体などを用いた研究が近年進展している。そのような背景の中で、本研究課題で用いた原子層磁性体は新しい研究の方向性となり得る。最近、原子層磁性体の磁気転移温度が室温を超える物質も数多く開拓され、原子層磁性体を用いたデバイス応用への機運が高まっている。特に本研究で用いたFe5GeTe2は強磁性転移温度が室温付近にあり、転移温度から少し温度を下げるだけで、スピン変換効率が劇的に大きくなるため、原子層強磁性体を用いた高効率な磁気デバイスへの応用が期待できる。