量子井戸効果を用いたスピン軌道トルクの制御：電流―スピン流変換の新しい自由度

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14523
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分29010:応用物性関連
• 研究機関: 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構 (2022-2023); 東北大学 (2021)
• 研究代表者: 杜 野 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 高崎量子応用研究所 量子機能創製研究センター, 主任研究員 (70795319)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: スピン軌道トルク

研究成果の概要

本研究は、電流誘起スピン軌道トルク(SOT)素子の高効率化によるエネルギー消費の低減を目指し、高電気伝導率な磁性金属/非磁性金属ヘテロ薄膜の量子閉じ込め効果が電流誘起SOTに与える影響を調べた。その結果、SOTの強さ及び符号が非磁性層の膜厚に応じて周期的に振動することが明らかになった。同周期とヘテロ構造の飽和磁場の振動周期がほぼ一致することから、量子閉じ込め効果により電流誘起SOTを制御できることが示唆された。

自由記述の分野

材料工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究により、磁性金属/非磁性金属ヘテロ構造の量子閉じ込め効果を利用して電流誘起スピン軌道トルクを制御できることが明らかになった。本成果は、電流-スピン流変換に新しい自由度を提供するものであり、今後、本効果による磁化制御の高効率化を図ることでSOT素子の実用化に繋がることが期待できる。