| 研究課題/領域番号 |
25220604
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
千葉 大地 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10505241)
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| 研究分担者 |
上野 和紀 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10396509)
小野 新平 一般財団法人電力中央研究所, その他部局等, その他 (30371298)
好田 誠 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00420000)
塚崎 敦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)
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| 研究期間 (年度) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 電界効果 / 金属磁性 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の根本にある狙いは、電気的に材料の機能開拓を可能にする手段-電界効果-を、材料の枠を超えて活用し、省エネ・高効率な利用展開・材料間の融合的新機能創発を図るものである。その広い目的の中で、本研究では磁性体に着目し、中でも身近な金属の磁性を電界効果で自在に操る手法を確立し、その背景に眠るサイエンスの理解と応用展開を目指す。中でも、①電界効果により金属元素の電子数を増減させ、磁性が変化するメカニズムを解明すること、②天然には磁石として存在しない金属を電気的に磁石にすること、③磁場や電流に頼らない次世代の電気的磁気記録手法を確立すること、④ナノ構造の新規形成手法への展開を図ることを目指している。今年度成果として発信したものは下記のとおりである。
1.非磁性元素であるPdに誘起された磁気モーメントの電界制御に成功
2.強磁性Pdの磁気異方性を電界制御することに成功
3.フレキシブル基板上に製膜した金属超薄膜に一軸の引っ張り応力を加えることで、その磁気異方性の巨大制御を実現
1や2は非磁性体の磁石化に近づく大きなステップであると考えられ、金属磁性の電界効果の材料の枠を大きく広げるものと考えている。また、3は、歪みによるバンド構造のチューニングと電界効果の合わせ技により、電界効果を多角的に理解する新たなツールとしての利用価値が非常に高いものと考えている。その他、イオン液体ゲートによる電界効果のメカニズムに関する研究や、磁壁の電界駆動に関する研究が着実に進行しており、研究開始当初の目的が達成されつつある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の目標を超える研究の進展が多く得られているためである。下記にそれを列挙する。(1) Pdにおける巨大な磁気異方性制御と従来より2桁程度高い電界制御効率の達成。(2) 電界効果のメカニズムを同定する手法の開拓。(3) 極性酸化物の極性面上に製膜したCoの特性。(4) Faraday効果の電界スイッチ。(5) 応力誘起巨大磁気異方性制御。
これらはそれぞれが今後大きく発展すると期待される。個別にその重要性を述べる：(1)これまで3d遷移金属中心であった磁性の電界効果の研究が、4dや5d遷移金属にも広がり、その効果を調べる価値が非常に高いという結果が出ていること。(2) 放射光等を用いた測定と、研究室レベルでの測定を比較検討することで、ある種の特徴を見出すことに成功し、大掛かりな装置を用いなくても電界効果のメカニズムの同定が行える可能性が出てきたこと。(3)基板や極生面を選ぶことで、バルクとは全く異なる特性の金属磁性超薄膜が得られることや、ラシュバ効果などの界面現象を理解する理想的な舞台を提供できること。(4)相転移の電界制御を介し、磁気光学効果のスイッチが可能となったこと。(5)超磁歪材料に匹敵する史上最大級のリバーシブルな逆磁歪効果の実現に成功したことや、電界効果とバンド構造制御の合わせ技が利用できるようになったことなどである。これらは本研究の今後の進展や、当初の目標の範疇を超える研究にも大きく貢献すると期待でき、すでに得られている予期せぬ成果と合わせ、最終的には予想以上の成果が得られるものと確信している。
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| 今後の研究の推進方策 |
順調に成果が出ており、それらを余すことなく成果として発信することを怠らないように進めていきたい。また、予期せぬ成果と当初の目的遂行のバランスを考慮しつつ研究にあたることを心がけたい。
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