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2014 年度 実績報告書

低消費電力スピントロニクスに向けた金属/絶縁体界面での垂直磁気異方性

研究課題

研究課題/領域番号 24360264
研究機関大阪大学

研究代表者

中谷 亮一  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60314374)

研究分担者 野村 光  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20506258)
白土 優  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70379121)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワードスピントロニクス / 絶縁性反強磁性体 / 界面磁性 / 電界効果
研究実績の概要

強磁性体/絶縁体界面での界面磁気異方性とその電界制御に向けて、特に、強磁性層としてPt/Co層、絶縁層としてCr2O3層を用いた検討、ならびに、Cr3Al層上のFe-Co/MgO積層膜の垂直磁気異方性に関する検討を行った。前者については、電界による垂直磁気異方性の変化は確認されなかったが、Cr2O3層の電気磁気効果に起因した交換磁気異方性の方位反転が可能であることを見出した。この成果は、これまでバルク(鉱物)のCr2O3でのみ観測されていた効果をデバイス応用に必須である全薄膜素子に発展させた点で意義深いものであると考えている.一方、観測された交換磁気異方性の方位反転は、低温領域(253 K~278 K)に留まっていることから、デバイス応用に向けて,高温駆動を可能にする素子開発が必要となる.
異なる酸化物を利用した垂直磁気異方性素子として、Cr3Al相上のFe-Co/MgO薄膜についての研究も行った.本薄膜は、MgOを製膜した段階で室温での磁化が消失することが分かった.磁化の消失は,MgO製膜時の基板温度変化,酸素プラズマ照射によって誘起されるものではなく、放射光を用いたX線吸収スペクトル測定の結果,磁化が消失した原因はMgO製膜過程でFeおよびCoが酸化することによることが分かった.すなわち,MgO/強磁性体界面を用いた垂直磁化膜の作製には,MgO製膜条件(プラズマ密度,ターゲット密度,酸素流量、基板温度など)の最適化が必要であり,これらが今後の課題である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

26年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (7件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Magnetoelectric switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/α-Cr2O3/Pt stacked films2015

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Chiharu Mitsumata, Yoshinori Kotani, Tetsuya Nakamura, and Ryoichi Nakatani
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 ページ: in press

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Pt/α-Cr2O3/Pt layered structure using magneto-electric effect2015

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Atsushi Kobane, Shotaro Harimoto, Satoshi Onoue, Hikaru Nomura and Ryoichi Nakatani
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 117 ページ: 17D902

    • DOI

      10.1063/1.4906322

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Equillibrium surface magnetization of α-Cr2O3 studied through interfacial chromium magnetization in Co/α-Cr2O3 layered streucture2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Tetsuya Nakamura, Chiharu Mitsumata, Shotaro Harimoto, Yuichiro Takechi, Takashi Nishimura, Hikaru Nomura and Ryoichi Nakatani
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 7 ページ: 114201

    • DOI

      10.7567/APEX.7.114201

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetic domain wall energy in Ni/Co superlattice2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Toyoki, Takashi Nishimura, Shotaro Harimoto, Yu Shiratsuchi and Ryoichi Nakatani
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 372 ページ: 41-46

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2014.07.046

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Magneto-electric switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Cr2O3/Pt stacked films2015

    • 著者名/発表者名
      Yu Shiratsuchi
    • 学会等名
      10th International Symposium on Medical, Bio- and Nano-Electronics
    • 発表場所
      東北大学(仙台市片平区)
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノスケール磁気機能解明のための軟X線走査型顕微鏡の開発2015

    • 著者名/発表者名
      小谷佳範,尾上 聡,中野佑太,白土 優,中村哲也
    • 学会等名
      第28回日本放射光学会年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-01-10 – 2015-01-12
  • [学会発表] Switching of perpendicular exchange bias in Pt/Co/Pt/α-Cr2O3 thin film system by magneto-electric effect2014

    • 著者名/発表者名
      Kentaro Toyoki, Yu Shiratsuchi, Shotaro Harimoto, Satoshi Onoue, Hikaru Nomura, and Ryoichi Nakatani
    • 学会等名
      59th Annual Magnetism & Magnetic Materials Conference
    • 発表場所
      Hilton Wawaian Vilege(ホノルル、ハワイ州、米国)
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
  • [学会発表] Pt/Co/α-Cr2O3/Pt薄膜における電気磁気効果2014

    • 著者名/発表者名
      豊木研太郎,白土 優,播本祥太郎,小羽根敦,野村 光,中谷亮一
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期講演大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
  • [学会発表] 電気磁気効果と界面磁化を示すα-Cr2O3(0001)薄膜による垂直交換バイアスの特性2014

    • 著者名/発表者名
      豊木研太郎,白土 優,中村哲也,播本祥太郎,尾上 聡,野村 光,三俣千春,中谷亮一
    • 学会等名
      日本磁気学会第38回学術講演会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
  • [学会発表] 12.電気磁気効果と界面磁化を示すα-Cr2O3(0001)薄膜による垂直交換バイアスの特性2014

    • 著者名/発表者名
      豊木研太郎,白土 優,中村哲也,播本祥太郎,尾上 聡,野村 光,三俣千春,中谷亮一
    • 学会等名
      日本磁気学会第38回学術講演会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05
  • [学会発表] 磁性多層膜を有する微小ドットの磁気力顕微鏡による磁化状態操作2014

    • 著者名/発表者名
      岩城圭亮、野村光、中谷亮一
    • 学会等名
      第38回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-09-02 – 2014-09-05

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公開日: 2016-06-01  

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