Manipulation of spin-orbit torque in a spin-orbit ferromagnet single layer for future spin devices
用于未来自旋器件的自旋轨道铁磁体单层中的自旋轨道扭矩的操纵
基本信息
- 批准号:20F20366
- 负责人:
- 金额:$ 1.47万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2020
- 资助国家:日本
- 起止时间:2020-11-13 至 2023-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
将来の磁気抵抗ランダムアクセスメモリ(MRAM)などスピントロニクスデバイスにおいて、高効率・低消費電力の磁化制御方法として期待されるスピン軌道トルク(spin transfer torque, SOT)による強磁性薄膜の磁化反転の研究を行い、以下の成果を得た。・垂直磁気異方性をもつ単一の強磁性半導体GaMnAs薄膜をInGaAs/GaAs 基板上に形成し、垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜に電流を流すことにより、スピン軌道トルク(SOT)によるきわめて高効率の磁化反転に成功した。条件を最適化した結果、SOT磁化反転としては世界最小の電流密度である4.6×104A/cm2の微小電流密度(従来より3桁低いJC)で180度磁化反転を実現した。・垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜をチャネルとしてトップゲート構造をもつ電界効果トランジスタを作製し、ゲート電圧によるSOTの強さとJCの制御、さらにゼロ磁場での磁化反転にも成功した。・強磁性金属系多層膜MgO (5nm) / Co2FeSi (0.6nm) / Pd (5nm) / Cr (3nm) をMgO (001)基板上にスパッタ法で堆積し、SOT磁化反転の定量的評価を行い、ダンピングライクトルク有効磁場とフィールドライクトルク有効磁場の寄与を明らかにした。以上の研究成果をNature Electronics, AIP Advancesに論文発表し、国際会議で招待講演を行うなど、国際的に高い評価を得た。未発表で準備中の論文も2件ある。Jiang Miaoさんは2022年度中に中国に帰国後、北京理工大学 材料科学科・教授に就任し、今後もわれわれの研究室と共同研究を続ける予定である。
In the future, the magnetic resistance of ferromagnetic thin films (MRAM) has been studied. The following results have been obtained: A ferromagnetic semiconductor GaMnAs thin film with perpendicular magnetic anisotropy was successfully formed on InGaAs/GaAs substrates, and a ferromagnetic GaMnAs thin film with perpendicular magnetic anisotropy was successfully formed with high efficiency magnetization inversion. The conditions were optimized and the SOT magnetization inversion was achieved at a very low current density of 4.6 × 104 A/cm2 and 180 ° magnetization inversion. GaMnAs thin films with perpendicular magnetic anisotropy were successfully magnetized in the magnetic field due to the formation of the structure and the effect of the electric field on the control of the magnetic field. Ferromagnetic metal-based multilayer MgO (5 nm)/Co2FeSi (0.6 nm)/Pd (5 nm)/Cr (3 nm) on MgO (001) substrate. Quantitative evaluation of SOT magnetization inversion. The above research results were presented in Nature Electronics, AIP Advances, and received high evaluation at international conferences. 2 papers in preparation are not yet available. Jiang Miao was appointed Professor of Materials Science Department of Beijing University of Technology in 2022 after China entered the country. In the future, joint research will be carried out in the laboratory.
项目成果
期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Renaissance of Ferromagnetic Semiconductors and Spintronics Applications
铁磁半导体和自旋电子学应用的复兴
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Miao Jiang;Eisuke Matsushita;Yota Takamura;Shigeki Nakagawa;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka;田中雅明;Masaaki Tanaka
- 通讯作者:Masaaki Tanaka
Highly efficient spin-orbit torque magnetization switching and the electric field control in a perpendicularly magnetized ferromagnetic semiconductor GaMnAs single layer
垂直磁化铁磁半导体 GaMnAs 单层中的高效自旋轨道扭矩磁化切换和电场控制
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Miao Jiang;Hirokatsu Asahara;Shoichi Sato;Toshiki Kanaki;Hiroki Yamasaki;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka
- 通讯作者:and Masaaki Tanaka
Quantitative characterization of current-induced spin-orbit torques in a perpendicularly magnetized GaMnAs single film
垂直磁化 GaMnAs 单膜中电流感应自旋轨道扭矩的定量表征
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Chenda Wang;Miao Jiang;Shinobu Ohya;and Masaaki Tanaka
- 通讯作者:and Masaaki Tanaka
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- DOI:
- 发表时间:
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- 影响因子:0
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