2017 Fiscal Year Annual Research Report
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16J03105
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日比野 有岐 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2016-04-22 – 2019-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 電界効果 / スピン軌道トルク / 界面効果 / 磁気異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、層構造の非対称性を利用した強磁性金属薄膜における磁気異方性の電界制御、およびその起源解明を目指すものである。本年度では、酸化物/強磁性金属や強磁性金属/重金属の界面状態に着目し、2つのテーマを実施した。
一つ目はPt/Co系における磁気異方性および電流誘起有効磁場(スピン軌道トルク)の界面酸化状態の影響の調査である。意図的な酸化状態を導入することで界面にて生じるラシュバ効果が変調されることを期待し調査を行った。その結果、Co表面に酸化状態が磁気異方性およびSOTの変調を増強することが判明した。酸化状態の導入によって、ラシュバ効果が増強され磁気異方性およびSOTに影響した可能性があることから、本研究は磁気異方性とスピン軌道トルクの関連性を示すものとなった。また、この系において巨大な磁気異方性の電界制御を観測し、スピン軌道トルクの電界変調も期待される結果が得られた。
二つ目は昨年度に引き続きPt/Co/Pd構造における磁気異方性の電界制御に関する調査である。昨年度の結果を踏まえ、Pt/Co/Pd系に生じるビルトインの歪みの電界制御への影響を調査するべく、異なる基板上に製膜し定量評価を行った。その結果、制御効率の変化を観測したことに加え、X線を用いた構造解析から基板間でPdの格子間距離に差が生じることが判明した。この結果は磁気異方性の電界効果と歪みの関係性がより明らかとなった。
上記２つのテーマに加え、昨年度に引き続いてスピン軌道トルクの起源解明に関する調査を行った。外部磁場強度の影響に着目し調査を行った結果、スピン軌道トルクの大きさが外部磁場の強度に対して強い影響を受けることが判明した。この結果は、トルクの生成機構に強磁性体におけるマグノン散乱が関係していることを意味し、スピン軌道トルクの起源解明につながる結果となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は強磁性金属/重金属のヘテロ構造に着目し、スピン軌道トルクと磁気異方性の関連性の探索およびスピン軌道トルクの起源解明を中心に調査を行った。
研究代表者はPt/Co系における磁気異方性およびスピン軌道トルクの表面酸化の影響について調査を行い、両者が参加状態を導入することで増強されることを示した。酸化状態の導入が付加的な非対称性を生じさせることから、この結果は磁気異方性およびスピン軌道トルクに非対称性から生じるラシュバ効果が関係している知見を示した。また、巨大な磁気異方性の電界制御が観測されたことから、当初の計画にあった有効磁場の電界制御につながることが期待される。
昨年度に引き続き、Pt/Co/Pd構造における磁気異方性の電界制御に関する調査を行った結果、磁気異方性の電界制御と系内部に生じる歪みが関係している知見が深められた。
また、スピン軌道トルクの起源解明に関する調査を行い起源解明につながる新たな発見があった。その一方で、磁気異方性とスピン軌道トルクとの関連性を探索する計画を遂行する上で、スピン軌道トルクの起源解明を最優先で取り組まなければいけないことが判明し、当初の計画に困難があることが判明した。
以上のことから当初の計画には期待以上の成果を上げることができたが、計画の変更が生じたことから概ね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初は磁気異方性とSOTの関連性を探索する計画であったが、前述の様にスピン軌道トルクの起源解明に取り組む必要性が生じたことから、初年度から行っている強磁性金属/重金属や強磁性金属/半導体等の非対称構造におけるスピン軌道トルクの調査を取り組む予定である。更にH29年度にて酸化状態を導入した系において巨大な磁気異方性の電界制御が得られたことおよびスピン軌道トルクとの間に関連性を探る上で、同系におけるスピン軌道トルクの電界制御を行いたい。
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