2013 Fiscal Year Research-status Report
磁性体/非磁性体ヘテロ構造におけるスピン新機能の開拓
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25600069
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
新田 淳作 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00393778)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 磁性体薄膜 / ラッシュバ効果 / スピンホール効果 |
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| Research Abstract |
磁性体は、半導体とともに現在のエレクトロニクスを支える重要な材料である。しかしながら磁性体には不揮発性メモリー機能しかなく、トランジスタなど高機能動作回路を構成することは不可能であった。本研究は、磁性体/絶縁体や磁性体/非磁性金属界面で生じるラッシュバ効果やスピンホール効果を生み出すスピン軌道相互作用の起源を解明し電界制御可能な新機能磁性を開拓することを目的とする。
ラッシュバ効果とスピンホール効果の起源を分離評価しスピン軌道相互作用の磁性体磁化反転機構を解明するためラッシュバ効果が無視できるスピンホール効果のみ存在する対称な界面を有するPt/Co/Pt構造を作製し、Coが面直磁化を示すことを確認した。次に上下Pt層の膜厚を系統的に変化させスピンホール効果による有効磁場の評価を行った。スピンホール効果は面内に流す電流に比例し上下Ptの膜厚が最も非対称な場合に大きくなることを確認し、Pt(5 nm)/Co(0.6 nm)/Pt(1 nm)ではスピンホール効果が生み出す磁場の変換効率は約270（Oe/(10^8 A・cm^-2)）となることを見出した。一方、ラッシュバ効果が期待されるAlO/Co/Pt構造においては、Coが面直磁化を示すことを確認したが今のところ明瞭なラッシュバ効果による磁場を観測されていない。この結果をより詳細に調べるためPt膜厚の異なった試料を作製し系統的に調べる。また電気二重層による電界効果によりAlO/Co/Pt構造の磁化特性の電界変調が大きく改善されることを見出した。ラッシュバ効果による磁場の電界効果依存性を調べる。
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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
本研究は、磁性体/非磁性金属界面で生じるラッシュバ効果とスピンホール効果の起源を分離評価しスピン軌道相互作用の磁性体磁化反転機構を解明することを目的としている。ラッシュバ効果が無視できるスピンホール効果のみ存在する対称な界面を有するPt/Co/Pt構造を作製し、Coが面直磁化を示すことを確認した。次に上下Pt層の膜厚を系統的に変化させスピンホール効果による有効磁場の評価を行い、スピンホール効果が生み出す磁場の変換効率を求めることに成功した。一方、ラッシュバ効果が期待されるAlO/Co/Pt構造においては、今のところ明瞭なラッシュバ効果による磁場を観測されていない。しかしながら電界による磁化特性の変調は電気二重層を用いることにより大きく改善した。
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| Strategy for Future Research Activity |
H25年度は、面直磁化を有するPt/Co/Pt構造を作製し、スピンホール効果が生み出す磁場の変換効率を求めることに成功した。本年度は、スピンホール効果の原因であるPt薄膜の弱反局在解析を用いたスピン軌道相互作用の評価を行いスピンホール角とスピンホール磁場の変換効率の関係を明らかにする。
ラッシュバ効果が期待されるAlO/Co/Pt構造においては、今のところ明瞭なラッシュバ効果による磁場を観測されていない。この原因をさらに探究するため、Pt膜厚を系統的に変化させスピンホール効果と比較する。またAlO/Co界面とCo/Pt界面の電界がより重要であるかを検討するためMgO/Co/Pt等非対称構造を有する磁性薄膜によりラッシュバ効果の有無を検証する。また、AlO/Co/Pt構造の電界効果磁化制御機構の解明のため、電界印加後の光電子分光によるAlO/Co界面の評価を行う。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度使用額は、当初予定していた物品の納品が遅延したことによって生じたものであり
平成26年度請求額と併せて使用する予定である。
次年度使用額は、当初予定していた物品の納品が遅延したことによって生じたものであり
平成26年度請求額と併せて使用する予定である。
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