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2016 年度 実績報告書

反強磁性体に於けるスピン流と磁化の相互作用の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26870300
研究機関京都大学

研究代表者

森山 貴広  京都大学, 化学研究所, 准教授 (50643326)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード反強磁性体 / スピントロニクス
研究実績の概要

本研究では、スピン流による反強磁性体の磁化方向の制御、磁化ダイナミクスの励起、さらには磁化ダイナミクスを利用したスピン起電力の発生および測定を目指す。反強磁性体とは、原子スケールで局在スピン(磁化)を有するが、隣り合う局在スピンが反対方向を向いて整列しているため、全体として自発磁化を持たな物質である。最近の理論的な研究では、強磁性体と同様に、スピン流と反強磁性体磁化との相互作用(スピントルク効果)により磁化の制御が可能であることが示されており、事件的評価が期待されている。本研究により、スピン流と反強磁性磁化の相互作用の物理の理解を深め、スピントロニクスにおいて反強磁性体が新たな機能材料となりうることを示す。
平成26年度に、スピンホール効果を用いた反強磁性体へのスピン注入方法、さらにスピントルク強磁性共鳴法を用いて反強磁性体に作用するスピントルク効果の定量評価方法を確立している。平成27年度は、これらの測定方法をさらに応用し、スピントルク効果により励起された反強磁性体磁化ダイナミクスが反強磁性体中にスピン流を搬送することを見出した。また、反強磁性体(FeRh合金)において反強磁性体の磁化方向に対応して異方性磁気抵抗効果が発現することを実験的に見出した。
本年度は、当初の研究計画からさらに発展させ、反強磁性体メモリデバイスの実証を行った。反強磁性体ビットのスピントルク効果による書き込み・磁気抵抗による読み出し動作原理の実証した。
これらの成果により、反強磁性体におけるスピン相互作用の理解が深まり、さらには反強磁性体がスピントロニクスデバイスにおいて新たな機能材料となることを示した。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Exchange bias controlled by electric current: Interplay of Joule heating and the induced field2016

    • 著者名/発表者名
      K. Oda, T. Moriyama, M. Kawaguchi, M. Kamiya, K. Tanaka, K.-J. Kim, and T. Ono
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 55 ページ: 070304

    • DOI

      10.7567/JJAP.55.070304

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Temperature dependence of magnetoresistance in GdFeCo/Pt heterostructure2016

    • 著者名/発表者名
      T. Okuno, K.-J. Kim, T. Tono, S. Kim, T. Moriyama, H. Yoshikawa, A. Tsukamoto, and T. Ono
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 ページ: 073001

    • DOI

      10.7567/APEX.9.073001

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Magnetization dynamics under a strong spin-orbit torque in W/FeCoB/MgO layers2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2016-10-31 – 2016-11-04
    • 国際学会
  • [学会発表] 反強磁性スピントロニクスとデバイスへの展開2016

    • 著者名/発表者名
      森山貴広
    • 学会等名
      日本磁気学会第209回研究会
    • 発表場所
      東京都千代田区
    • 年月日
      2016-10-21 – 2016-10-21
    • 招待講演
  • [学会発表] Antiferromagnetic spintronics and recent results2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      International workshop on Nano-Spin Conversion Science and Quantum Spin Dynamics
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2016-10-12 – 2016-10-15
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin transfer torque in antiferromagnet and toward the applications2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      International conference on solid state devices and materials
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-29
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin transfer in antiferromagnets2016

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Moriyama
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-08-28 – 2016-09-01
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-16  

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