研究課題
本研究遂行にあたり必須となるナノスケールノンコリニア反強磁性微細素子の作製手法を確立し、異常ホール効果をはじめとするその量子効果を観測することができた。作製した素子において、スピンゆらぎの指標である熱安定性の素子サイズ依存性を調べて、その熱安定性が一斉反転モデルと核生成反転モデルによって説明できることが示された。本研究を通して、反強磁性体におけるスピンゆらぎおよび熱活性反転の科学的知見が得られた。ノンコリニア反強磁性体/重金属のヘテロ構造においてスピン軌道トルクを作用させたときのその磁気構造のダイナミクスを調べた。その結果、ノンコリニア反強磁性体の磁気状態を表す磁気八極子が従来の強磁性体の磁気モーメントとは異なるスピンダイナミクスを示すことがわかった。加えて、ノンコリニア反強磁性体/重金属の基本波および高調波ホール測定を行うことで、ノンコリニア反強磁性体薄膜の磁気異方性やそれに作用するスピン軌道トルクの定量的な評価が実現された。また、ノンコリニア反強磁性体エピタキシャル薄膜においてその異常ホール効果と磁気異方性の膜厚依存性を調べた。ノンコリニア反強磁性体の2回対称の磁気異方性は膜厚の減少とともに増加し、その増加が格子ひずみによるものであることがわかった。本研究によって、ノンコリニア反強磁性体のスピントルクによる特異なダイナミクスが明らかになるとともに、その高効率な電気的制御のためのデバイス特性評価手法が確立された。
2: おおむね順調に進展している
本研究課題における必須事項であったノンコリニア反強磁性体のナノスケール微細素子の作製手法が遂行1年目にして確立し、さらにその熱安定性を明らかにすることができた。また、測定可能な試料数の増加やウェハ内ばらつきの抑制もある程度可能になり、測定手法も最適化したことでシステマティックな研究が可能になっており、計画が順調に進んでいると思われる。
今後は作製したナノスケールノンコリニア反強磁性体にスピントルクを作用し、ナノスケール微細構造で現れる物性と機能性の探求を目指す。電気測定系についてはすでに構築されており、より系統的な実験結果が見込まれている。
当初の計画よりも微細加工が順調に進み、装置利用料や基板の購入費用が少額で済んだ。次年度では新材料を利用したより派生した研究テーマを新たに設定し、基板やスパッタリングターゲットの購入に充てる予定である。
すべて 2023 2022
すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 7件、 招待講演 3件)
Applied Physics Letters
巻: 122 ページ: 122404～122404
10.1063/5.0135709
