2019 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-orbitronics in oxides
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18K14111
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
輕部 修太郎 東北大学, 工学研究科, 助教 (30802657)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピン流 / スピン軌道トルク / スピンホール効果 / 電気伝導性酸化物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題である「酸化物スピンオービトロニクスの開拓」は、電気伝導性を有した酸化物をスピン軌道物質として取り扱い、新しいスピン機能を有した材料へと昇華させる事を目的として遂行した。研究対象として、①レニウム酸化物、②ルテニウム酸化物に着目し、大変興味深い成果が得られたので以下に報告する。
①まず、レニウム酸化物に関する研究について述べる。レニウム酸化物、特にReO3はAg並みの高い電気伝導性を示すことが知られている事から、もし有限なスピン流が生成可能な物質である事が分かれば、磁化反転素子に有用であると考えた。実験では反応性スパッタリング法を用いて、金属レニウムを酸化させ、成膜を行った。ReO3は得られなかったが、金属並みの電気伝導性を有するアモルファスReOx(0<X<2)を得ることが出来たので、スピン流生成実験を行った。測定にはスピントルク強磁性共鳴法を用い、金属Reに比べ実に37倍もスピン流生成効率が高い事が分かった。また本酸化物の成膜条件を調整する事で、生成効率値を変調できる事も判明した。
②続いて、ルテニウム酸化物について報告する。本酸化物では、反応性スパッタリング法により、エピタキシャル成長に成功しており、結晶性に依存した大変興味深い結果が得られている。本研究で得られたRuO2(101)は面内で2回対称性を有す事が知られており、X線回折測定からもそのような結果が出ている。スピン流生成実験において、基板内に異なる結晶方位を有する素子を作製し、測定を行ったところ、生成効率に結晶方位異方性が存在する事が明らかとなった。その依存性も2回対称性を有しており、結晶性に起因した結果である事を裏付けている。
このように本研究課題により、電気伝導性酸化物におけるスピン流生成の重要な知見を得ることに成功しており、酸化物スピンオービトロニクスの開拓を行った。
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