2018 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 |
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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。
前年度の成果として、反強磁性磁化においてもスピントルク効果が有効であることが間接的に既に示されている。本年度（平成30年度）は、実際に反強磁性体に効率よくスピン注入し、スピントルク効果により回転する反強磁性磁化方向を電気的に検出するデバイス構造を作製し、スピントルク書き込み反強磁性メモリの動作原理（書き込み・読み出し）の実証を行った。具体的には、Pt/NiOやPt/CoGd多層膜において反強磁性メモリの実証を行い、10^7[A/cm^2]程度の電流にて反強磁性磁化方向の制御ができることを確認し、また抵抗変化による磁化方向の読み出しが可能であることを証明した。これらの成果は、数件の査読論文（Physical Review Letters、Scientific Reports、等）に掲載された。これは、反強磁性体がスピントロニクス応用において主材料となり得ることを示した重要な成果である。本年度後半では、さらに、スピントルク効果による反強磁性体磁化回転のTHzダイナミクスに迫るべく、31年度に取り組む予定であったTHz分光装置の設置を行い、予備実験を行った。
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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31年度に予定していたテラヘルツ分光実験について、すでに予備実験を実施できる段階にまで達しており、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31年度は、テラヘルツ分光技術を利用して反強磁性体の共鳴周波数・テラヘルツ領域で作用するスピントルク効果について調べる。まずは、反強磁性体にスピン注入しながらテラヘルツ波の測定が可能な測定系を構築する。反強磁性体の単純なテラヘルツ共鳴実験は既に確立された技術であり、NiO反強磁性体などにおいて数多く報告がなされている。これらの技術を応用し、テラヘルツ分光装置に試料を設置し、スピン流を注入しながら吸収・反射スペクトルの変化を観測することで、スピン流による磁化ダイナミクスの変調を測定する。
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