Synthesis of Chiral Crystal Thin Films and Exploration of Chiral Spintronics

手性晶体薄膜的合成及手性自旋电子学的探索

基本信息

批准号：
22K18965
负责人：
金澤直也
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

19世紀のコイルの誕生によって、電磁誘導による発電、インダクタ、非接触充電や長距離通信といった様々な機能が実現されてきた。コイルは、抵抗やキャパシタと同様に電気回路の基本素子として現代のエレクトロニクスを支えている重要な要素である。本研究は、キラル/ヘリカルな原子構造やスピン構造を利用して、コイルの機能に量子力学的効果を付与し、新しいスピントロニクス機能を生み出すことを目的としている。初年度である2022年度は、主にキラルな結晶構造を持つFeSiにおける室温での電流による磁化スイッチング機能の室温動作の実現とヘリカルスピン構造の電流誘起ダイナミクスに由来したインダクタンスの微視的機構に対する実験的評価を行った。前者については、FeSiのエピタキシャル薄膜合成に成功し、(111)表面のキラルな対称性に由来して外部磁場なしでも決定論的磁化スイッチング機能を実現することができた。この物質設計指針を用いることによって、MRAMといった次世代不揮発メモリのデバイス構造を単純化できる可能性を示した。一方で後者については、高温(室温付近)で短周期らせん磁気構造を示すカゴメ格子磁性体において、磁性不純物サイトの導入によってどのようにインダクタンス応答の強度や符号が影響を受けるかを、小角中性子散乱実験を行うことで実験的に解明した。特に室温付近において共線的反強磁性スピン構造でも熱ゆらぎによって非共線的なスピンダイナミクスが生じ、インダクタ機能が発現することを示唆することができた。

自19世纪线圈诞生以来，已经实现了电磁感应发电、感应器、非接触式充电、远距离通信等多种功能。线圈与电阻器和电容器一样，是支持现代电子学作为电路基本元件的重要元件。这项研究旨在利用手性/螺旋原子结构和自旋结构将量子力学效应添加到线圈函数中并创建新的自旋电子函数。第一年2022财年，我们将主要进行在具有手性晶体结构的FeSi中通过室温电流实现磁化翻转功能的室温操作的实验，以及由电流感应动力学衍生的电感的微观机制的实验。进行了螺旋自旋结构的综合评价。对于前者，我们成功合成了FeSi外延薄膜，并且由于（111）表面的手性对称性，我们能够在没有外部磁场的情况下实现确定性磁化翻转功能。通过使用这种材料设计指南，我们展示了简化下一代非易失性存储器（例如 MRAM）器件结构的可能性。另一方面，对于后者，利用小角中子散射来研究在表现出短周期螺旋磁的戈薇晶格磁性材料中引入磁性杂质位点对电感响应的强度和符号的影响。通过实验阐明了高温（接近室温）下的结构。特别是在室温附近，即使在共线反铁磁自旋结构中，也会由于热波动而发生非共线自旋动力学，这表明存在电感器功能。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

FeSi における強磁性トポロジカル表面状態の発現と強スピン-軌道結合物性

FeSi 中铁磁拓扑表面态和强自旋轨道耦合特性的表达

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fujishiro Y.;Kanazawa N.;Shinmei T.;Nishi M.;Nakajima T.;Arima T.;Hashizume D.;Bahramy M. S.;Irifune T.;Tokura Y.;金澤　直也
通讯作者：
金澤　直也

Doping control of magnetism and emergent electromagnetic induction in high-temperature helimagnets

高温螺旋磁体中磁性和突发电磁感应的掺杂控制

DOI：
10.1103/physrevb.107.024406
发表时间：
2023
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Kitaori Aki;White Jonathan S.;Kanazawa Naoya;Ukleev Victor;Singh Deepak;Furukawa Yuki;Arima Taka-hisa;Nagaosa Naoto;Tokura Yoshinori
通讯作者：
Tokura Yoshinori

Paul Scherrer Institute(スイス)

保罗谢勒研究所（瑞士）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

金澤研究室ホームページ

金泽实验室主页

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

A Noble‐Metal‐Free Spintronic System with Proximity‐Enhanced Ferromagnetic Topological Surface State of FeSi above Room Temperature

室温以上 FeSi 具有邻近增强铁磁拓扑表面态的无贵金属自旋电子系统

DOI：
10.1002/adma.202206801
发表时间：
2022
期刊：
Advanced Materials
影响因子：
29.4
作者：
Hori Tomohiro;Kanazawa Naoya;Hirayama Motoaki;Fujiwara Kohei;Tsukazaki Atsushi;Ichikawa Masakazu;Kawasaki Masashi;Tokura Yoshinori
通讯作者：
Tokura Yoshinori

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金澤直也其他文献

On the Reforms of Chinese Language Acquisition in Pre-War Japan

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DOI：
10.32312/transasiapacific.24.1_233
发表时间：
2022
期刊：
Bulletin of Asia-Pacific Studies
影响因子：
0
作者：
北折曉;J. S. White;金澤直也;V. Ukleev;D. Singh;古川裕貴;有馬孝尚;永長直人; 十倉好紀;宋新亜
通讯作者：
宋新亜

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DOI：
发表时间：
2013
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
金澤直也

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DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
N. Kanazawa;J. -H. Kim;D. S. Inosov. J. S. White;N. Egetenmeyer;J. L. Gavilano;S. Ishiwata;Y. Onose. T. Arima;B. Keinter;and Y. Tokura;金澤直也;Naoya Kanazawa
通讯作者：
Naoya Kanazawa