2017 Fiscal Year Annual Research Report
反強磁性体スピンデバイスを目指したスピントルク磁化操作の確立
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17H04924
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
森山 貴広 京都大学, 化学研究所, 准教授 (50643326)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 反強磁性体 / スピン流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
反強磁性体は、その性質から磁化方向を制御・検出することが一般的に困難であると考えられてきた。しかしながら、申請者が主導するものを含む最近の研究結果からスピン流と反強磁性体の磁化との相互作用（スピントルク効果）や反強磁性磁気抵抗効果などが実験的に解明されてきている。本研究は、これらの成果をさらに展開し、スピントルク効果による反強磁性体の磁化方向の制御、および磁気抵抗効果による磁化方向の電気的検出を主目的としている。本年度（平成29年度）は、大きなスピントルク効果を発現する材料系および薄膜構造の探索を行った。大きなスピンホール効果を有するPtやTa、Wなどの利用を検討し、反強磁性材料にはコリニア反強磁性を有するFeRh、NiO、Cr2O3や、ノンコリニアなFeMnやIrMnなどをスピントルク強磁性共鳴法により評価した。その結果、FeNi/FeMn/Pt三層膜において、反強磁性体FeMnのネールベクトルの方向に依存して変化する系のダンピング定数から、反強磁性磁化にスピントルク効果が働いていること、さらに同効果に角度依存性があることを実験的に明らかにした。本成果は、Physical Review Lettersに掲載された。これらの結果は、スピントルク効果による反強磁性体の磁化方向の制御を目指すうえで重要な知見である。さらに、スピントルク効果による反強磁性磁化の回転および磁気抵抗測定を行うため、デバイス構造を工夫し、マルチプレクサーを利用した制御・測定系をセットアップし、実験を行った。予備結果として、すでにスピントルク効果による磁化回転で抵抗が変化することを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初平成30年度に予定していたスピントルク効果および磁気抵抗効果を利用した連続的な磁化操作・検出の実験について、すでに実施しており、上記に述べた予備的結果を得ており、研究計画が半年以上前倒しで実施されている。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は、今年度得られたFeNi/FeMn/Pt三層膜における結果などの知見を元に、スピントルク効果および磁気抵抗効果を利用した連続的な磁化操作・検出の実験を進める。強磁性体の場合と同様に、反強磁性体においてもスピントルク効果による磁化回転の過程で複数の磁区を形成することが予想される。スピントルク効果による磁化回転過程における動力学を明らかにし、反強磁性体デバイス設計の指針を得る。
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