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Observation of large tunnel magnetocapacitance effect and elucidation of its mechanism

大隧道磁电容效应的观察及其机制的阐明

基本信息

批准号：
21H01397
负责人：
海住英生
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様々な物質・材料・デバイスにおいて発見されてきた。最近では、有機ヘテロ接合、グラフェンベース2次元材料、3次元トポロジカル絶縁体などにおいても観測されている。本研究では、スピントロニクスデバイスにおける磁気トンネル接合(MTJ)に注目し、巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果の発現とそのメカニズム解明を目指す。MTJは2層の磁性層の間に極薄の絶縁層が挟まれた構造を有する。当該年度では、磁性層としてFeを用い、絶縁層としてMgAlOを用いたFe/MgAlO/FeベースのMTJを作製し、磁場中交流4端子法によりTMC効果の周波数特性、及び電圧依存性を調べた。その結果、これまで報告されている中で最も大きい426%のTMC比の観測に成功した。これらの実験結果はデバイ・フレーリッヒ模型、シグモイド関数を取り入れたジャン理論、2次関数放物線バリア近似、スピン依存ドリフト拡散模型を用いた理論計算により定量的に説明することができた。本成果はシュプリンガー・ネイチャーグループのScientific Reportsに掲載された。また、プレスリリースを行い、日本経済新聞などのメディアにて報じられた。

The magnetic field is used to improve the performance of magnetic equipment (MC), high-sensitivity magnetic equipment, energy-saving and high-capacity storage materials. It is expected that high-capacity storage materials can be used in high-capacity storage systems, and both at home and abroad. MC results in time anti-symmetry, space anti-symmetry, anti-symmetry, anti-symmetry The material, the MC, the material, the magnetic material, the material. The most recent, the machine-owned machine joint, the second-dimensional material, the third-dimensional material, the third-dimensional material, and the third-dimensional material. The purpose of this study is to determine the accuracy of magnetic contact (MTJ). In this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: in this study, the results of this study are as follows: the MTJ