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2022 年度 実績報告書

カイラル反強磁性体における新規スピン軌道トルクの解明

研究課題

研究課題/領域番号 22J12061
配分区分補助金
研究機関京都大学

研究代表者

小林 裕太  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2022-04-22 – 2024-03-31
キーワードカイラル反強磁性体 / スピントルク
研究実績の概要

本年度は第一に新規スピントルクが期待されている材料である,L12-Mn3Ir(111)配向薄膜の作成およびその輸送特性評価に取り組みました。
薄膜は(001)配向薄膜を作成した時と同様にRFスパッタ法を用いて作成しました。薄膜作成時の積層温度を変化させることで、規則度および結晶性の制御を試みました。X線回折法による規則度および結晶性の評価を行ったところ積層温度によって、薄膜の特性を制御することが出来ていることが明らかになりました。作成した試料に微細加工を施し輸送特性を評価したところ、これまで作成に成功していた(001)薄膜や多結晶薄膜に比較して顕著な性質を示すことを明らかにしました。これは理論的な予測と一致するものであり、今後新規スピントルクに限らず応用されることが期待されます。
第二に同様に新規スピントルク材料として期待されているMn3Sn薄膜を作成しその熱安定性を評価しました。薄膜はRFスパッタ法を用い作成しました。作成した薄膜の熱安定性をスピントルクによる磁化反転から評価し大きな熱安定性を持つことを明らかにしました。これはMn3Snが新規スピントルク材料として優れた特性を有していることを示しています。
以上の結果をまとめ2報の論文として報告しました。

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

今年度は、本研究の最終目標である新規スピントルクを観測するために結晶配向に着目した物性制御および複数のカイラル反強磁性体の材料開発を行った。理論予想と同様に結晶配向が制御された試料では巨大な輸送特性が観測された。次年度からは新規スピントルクの評価及び新規スピントルクを用いた磁化反転を行う。これらにより、本研究課題の達成が見込まれる

今後の研究の推進方策

今後の研究計画としては当初の予定通り、以下の2つを挙げる
①カイラル反強磁性体における新規スピントルクの観測
②新規スピントルクを用いた磁化反転の実証
これらに加えて、積極的に国際会議および国内学会に参加し、発表や物性物理の最先端の情報収集を行う予定である。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Pulse-width dependence of spin-orbit torque switching in Mn3Sn/Pt thin films2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Yoichi Shiota, Hideki Narita, Teruo Ono, and Takahiro Moriyama
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 122 ページ: 122405

    • DOI

      10.1063/5.0144602

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extrinsic contribution to anomalous Hall effect in chiral antiferromagnetic (111)-oriented L12-Mn3Ir films2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Motoi Kimata, Daisuke Kan, Tetsuya Ikebuchi, Yoichi Shiota, Hiroshi Kohno, Yuichi Shimakawa, Teruo Ono and Takahiro Moriyama
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: 070912

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac7625

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin dissipation in strained NiO (110) film2023

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Itaru Sugiura, Yoichi Shiota, Teruo Ono, and Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      応用物理学会
  • [学会発表] D019-Mn3Sn/Pt二層膜におけるスピン軌道トルク磁化反転のパルス幅依存性2022

    • 著者名/発表者名
      小林裕太、塩田陽一、成田秀樹、小野輝男、森山貴広
    • 学会等名
      第46回 日本磁気学会学術講演会
  • [学会発表] Spin-orbit torque switching in Mn3Sn/Pt thin films2022

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayashi, Yoichi Shiota, Narita Hideki, Teruo Ono, and Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      ICMFS-2022
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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