| 研究課題/領域番号 |
23K13654
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
増田 英俊 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20849278)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2025-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / キラリティー / スピン移動トルク |
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| 研究実績の概要 |
本研究ではらせん磁性体が持つ右巻き・左巻きに対応するキラリティー（ヘリシティー）自由度の制御・検出手法を実証、高度化し、キラリティー自由度を記憶媒体として用いるらせん磁性スピントロニクスの可能性を追求する。本年度は主に以下の2つの内容を進めた。
1. らせん磁性薄膜MnAu2における室温キラリティースイッチング：らせん磁性合金MnAu2の薄膜試料を用い、キラリティーが室温で制御・検出できることを示した。特に弱磁場中で電流パルスを印加することで、キラリティーを繰り返し反転できることを示した。これにより、キラリティーの制御・検出手法を大幅に簡単化し、室温動作を実証することでらせん磁性スピントロニクスの可能性を拓いた。
2. らせん磁性キラリティーのゼロ磁場検出：らせん磁性金属MnAu2と、スピンホール材料であるPtの2層構造を作製し、その輸送特性を詳細に調べた。その結果、らせん磁性MnAu2において電流によって非平衡な伝導電子スピン偏極が生じること、これがPt層へのスピン拡散と逆スピンホール効果を通じて、2層膜デバイスの横抵抗として検出できることを明らかにした。この横抵抗の符号はキラリティーに依存し、ゼロ磁場でも発現することから、この効果を用いてキラリティーがゼロ磁場においても検出可能であることを示した。
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| 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
本研究の中心課題は、らせん磁性体におけるキラリティー自由度の制御、検出手法を確立、高度化することである。この点で、キラリティーの室温での制御・検出、電流パルスによる繰り返しキラリティー反転、らせん磁性/スピンホール材料2層膜におけるゼロ磁場キラリティー検出は、スピントロニクス応用に向けた大きな進展である。このことから研究はおおむね順調に進展していると考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
MnAu2/Pt 2層膜デバイスにおけるゼロ磁場キラリティー検出の成功から示唆されるように、らせん磁性体と他の物質の界面効果を利用することでさらなる機能化が期待できる。そこで今後はらせん磁性体と強磁性体の2層膜などを作製し、その振る舞いを詳細に調べることで、らせん磁性スピントロニクスデバイスのさらなる高度化を推し進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
「その他」として論文投稿料、オープンアクセス費を計上していたが、大学のAPC支援制度を利用することで不要となった。また、精密測定機器の購入を次年度に繰り越した。次年度使用額は、精密測定用測定器（ロックインアンプ、プリアンプ）の購入、液体ヘリウムの購入費用に充当する予定である。
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