2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25220604
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
千葉 大地 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10505241)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 和紀 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (10396509)
小野 新平 一般財団法人電力中央研究所, その他部局等, その他 (30371298)
好田 誠 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00420000)
塚崎 敦 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (50400396)
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| Project Period (FY) |
2013-05-31 – 2018-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 電界効果 / 金属磁性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の根本にある狙いは、電気的に材料の機能開拓を可能にする手段-電界効果-を、材料の枠を超えて活用し、省エネ・高効率な利用展開・材料間の融合的新機能創発を図るものである。その広い目的の中で、本研究では磁性体に着目し、中でも身近な金属の磁性を電界効果で自在に操る手法を確立し、その背景に眠るサイエンスの理解と応用展開を目指す。中でも、①電界効果により金属元素の電子数を増減させ、磁性が変化するメカニズムを解明すること、②天然には磁石として存在しない金属を電気的に磁石にすること、③磁場や電流に頼らない次世代の電気的磁気記録手法を確立すること、④ナノ構造の新規形成手法への展開を図ることを目指している。今年度成果として発信したものは下記のとおりである。
1.非磁性元素であるPdに誘起された磁気モーメントの電界制御に成功
2.強磁性Pdの磁気異方性を電界制御することに成功
3.フレキシブル基板上に製膜した金属超薄膜に一軸の引っ張り応力を加えることで、その磁気異方性の巨大制御を実現
1や2は非磁性体の磁石化に近づく大きなステップであると考えられ、金属磁性の電界効果の材料の枠を大きく広げるものと考えている。また、3は、歪みによるバンド構造のチューニングと電界効果の合わせ技により、電界効果を多角的に理解する新たなツールとしての利用価値が非常に高いものと考えている。その他、イオン液体ゲートによる電界効果のメカニズムに関する研究や、磁壁の電界駆動に関する研究が着実に進行しており、研究開始当初の目的が達成されつつある。
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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
当初の目標を超える研究の進展が多く得られているためである。下記にそれを列挙する。(1) Pdにおける巨大な磁気異方性制御と従来より2桁程度高い電界制御効率の達成。(2) 電界効果のメカニズムを同定する手法の開拓。(3) 極性酸化物の極性面上に製膜したCoの特性。(4) Faraday効果の電界スイッチ。(5) 応力誘起巨大磁気異方性制御。
これらはそれぞれが今後大きく発展すると期待される。個別にその重要性を述べる：(1)これまで3d遷移金属中心であった磁性の電界効果の研究が、4dや5d遷移金属にも広がり、その効果を調べる価値が非常に高いという結果が出ていること。(2) 放射光等を用いた測定と、研究室レベルでの測定を比較検討することで、ある種の特徴を見出すことに成功し、大掛かりな装置を用いなくても電界効果のメカニズムの同定が行える可能性が出てきたこと。(3)基板や極生面を選ぶことで、バルクとは全く異なる特性の金属磁性超薄膜が得られることや、ラシュバ効果などの界面現象を理解する理想的な舞台を提供できること。(4)相転移の電界制御を介し、磁気光学効果のスイッチが可能となったこと。(5)超磁歪材料に匹敵する史上最大級のリバーシブルな逆磁歪効果の実現に成功したことや、電界効果とバンド構造制御の合わせ技が利用できるようになったことなどである。これらは本研究の今後の進展や、当初の目標の範疇を超える研究にも大きく貢献すると期待でき、すでに得られている予期せぬ成果と合わせ、最終的には予想以上の成果が得られるものと確信している。
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| Strategy for Future Research Activity |
順調に成果が出ており、それらを余すことなく成果として発信することを怠らないように進めていきたい。また、予期せぬ成果と当初の目的遂行のバランスを考慮しつつ研究にあたることを心がけたい。
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[Journal Article] Strain-induced reversible modulation of the magnetic anisotropy in perpendicularly magnetized metals deposited on a flexible substrate2016
Author(s)
S. Ota, Y. Hibino, D. Bang, H. Awano, T. Kozeki, H. Akamine, T. Fujii, T. Namazu, T. Takenobu, T. Koyama, and D. Chiba
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Journal Title
Applied Physics Express
Volume: 9
Pages: 043004-1-4
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Pt層に誘起された磁気モーメントの電界による制御2016
Author(s)
山田貴大, 小山知弘, Kim Sanghoon, 河口真志, 安藤冬希, 水野隼翔, Kim Kab-Jin, 柿堺悠, 森山貴広, 三輪一元, 小野新平, 鈴木基寛, 千葉大地, 小野輝男
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス（宮城県仙台市泉区)
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 電界による磁区構造の変化2016
Author(s)
安藤冬希, 柿堺悠, 山田貴大, 河口真志, 小山知弘, 千葉大地, Kim Kab-Jin, 森山貴広, 小野輝男
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス（宮城県仙台市泉区)
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] 強磁性多層膜における電流誘起有効磁場の電界変調2016
Author(s)
河口真志, 森山貴広, 水野隼翔, 山田貴大, 柿堺悠, 小山知弘, 小野新平, 三輪一元, 千葉大地, 小野輝男
Organizer
日本物理学会 第71回年次大会
Place of Presentation
東北学院大学 泉キャンパス（宮城県仙台市泉区)
Year and Date
2016-03-19 – 2016-03-22
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[Presentation] Stress-induced reversible control of the magnetic anisotropy in perpendicularly magnetized metals deposited on a flexible substrate2015
Author(s)
S. Ota, Y. Hibino, D. Bang, H. Awano, T. Kozeki, H. Akamine, T. Fujii, T. Namazu, T. Takenobu, T. Koyama, and D. Chiba
Organizer
第20回スピン工学の基礎と応用（PASPS-20)
Place of Presentation
東北大学 電気通信研究所(宮城県仙台市青葉区)
Year and Date
2015-12-03 – 2015-12-04
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[Presentation] Mechanical modulation of magnetic anisotropy in a TbFeCo thin film deposited on a flexible substrate2015
Author(s)
S. Ota, , D. Bang, H. Awano, T. Kozeki, H. Akamine, T. Fujii, T. Namazu, T. Takenobu, T. Koyama, and D. Chiba
Organizer
第76回応用物理学会秋季学術講演会
Place of Presentation
名古屋国際会議場(愛知県名古屋市熱田区)
Year and Date
2015-09-13 – 2015-09-16
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