反強磁性スピントロニクスに向けた反強磁性磁気モーメントの電気的制御機構の理解

了解反铁磁自旋电子学中反铁磁磁矩的电控制机制

基本信息

批准号：
19K15445
负责人：
羽尻哲也
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

反強磁性体は強磁性体と比べて優れた特性を持つことが明らかになり，その制御や電気的検出についての研究が盛んに行われ始めている。しかしながら強磁性体とは異なり，反強磁性ネールベクトルの電気的読み取りが難しい。そのためネールベクトルの電気的制御が実証された反強磁性体は限られており，系統的な実験は行われてきていない。本研究では反強磁性ネールベクトルの電気的制御の系統的な理解を目指し，逆ペロブスカイト窒化物反強磁性体Mn3AN薄膜を用い，①反強磁性体／強磁性体積層膜における交換結合磁界のスピントルクスイッチング，②ノンコリニア反強磁性体／重金属におけるスピン軌道トルクスイッチングを行った。反強磁性体Mn3ANはA原子によって反強磁性スピン構造や局所磁気モーメントの大きさが変化する。A = Ga, Ni, Ni0.35Cu0.65と強磁性体Co3FeNとのエピタキシャル成長した積層膜においてスピントルクスイッチングを行い，交換結合を得るための磁場中冷却方向と逆方向に外部磁場を印加しパルス電流を印加する事で交換結合磁界がすべての積層膜で反転する事，そして反強磁性層により交換結合磁界の反転が飽和する電流密度に優位な差があることを見いだした。また歪み印加をする事で異常ホール効果が発現するMn3GaN薄膜と重金属（Pt, Ta）との積層膜においてスピン軌道トルク測定を行い，歪み量から期待される異常ホール効果と同程度のホール抵抗の変化が観測された。またパルス幅依存性やパルス印加後のホール抵抗の減衰挙動より，パルス印加による熱の影響はあるものの，観測されたホール抵抗のスイッチングへの寄与は小さい事を見いだし，スピン軌道トルクである事の実証を行った。また，さらなる異常ホール効果シグナルの増大・低電流密度化を目指し，他のA原子や重金属を用いた展開を行った。

据揭示，与铁磁体相比，抗铁磁铁具有优越的特性，并且对它们的控制和电检测的研究开始广泛进行。但是，与铁磁材料不同，很难用电磁抗磁性nyle载体读取。因此，只有有限数量的抗铁磁体显示出对Näle载体的电控制，并且没有进行系统的实验。在这项研究中，我们旨在使用逆钙钛矿氮化物抗铁磁性MN3AN薄膜和1）在抗铁磁性胶片中的交换耦合磁场的旋转转换，并使用抗铁磁性层状胶片和2）旋转型膜和2）旋转磁场的自旋扭矩切换，并使用2）旋转膜的旋转膜和2）抗铁磁/重金属。抗铁磁MN3AN会根据A原子改变抗磁性自旋结构的大小和局部磁矩。自旋扭矩切换是在层压薄膜中进行的，该层在A = GA，Ni，Ni0.35cu0.65和铁磁CO3FEN之间进行，并通过将外部磁场应用于相反的方向与磁场中的冷却方向相反的方向，以获得磁场以上的磁场，当前的磁场均匀地造成了一定的磁场，并在所有的磁场上均匀地造成了一定的范围，并在所有范围内均匀地旋转，并在所有方向上均匀地造成了一定的范围，并在所有方向上均匀地旋转，并在所有方向上均匀绘制。在其中交换耦合磁场的反转被抗铁磁层饱和。此外，在MN3GAN薄膜的层压膜中测量了自旋轨道扭矩，该薄膜通过施加应变和重金属（PT，TA）表现出异常的大厅效应，并且观察到孔阻力的变化类似于菌株量所预期的异常霍尔效应。此外，尽管脉冲应用后的脉冲宽度依赖性和孔阻力的衰减行为受脉冲应用的影响，但我们发现观察到的对孔电阻切换的贡献很小，我们证明了它是自旋轨道扭矩。此外，我们使用其他A原子和重金属开发了系统，以进一步增加霍尔效应信号并降低电流密度。