イオン液体を用いた酸化物スピントロニクスの研究

离子液体氧化物自旋电子学研究

• 批准号: 18J20780
• 负责人: 白 怜士
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18J20780/
• 关键词: スピントロニクス; スピン軌道トルク; スピンHall効果; Rashba電子系; イオン液体

本研究の目的は，電流から常磁性金属中のスピン軌道相互作用を介して磁化に与えられるスピン軌道トルクの生成メカニズムの解明であり，特に酸素や炭素などの軽元素が常磁性体金属中のスピン軌道トルク生成に与える影響を調べることであった．スピン軌道トルクはスピントロニクス分野において物理的にも興味深い現象なだけでなく，工学的な応用として磁気メモリ素子の磁化操作の技術としても注目されており，この研究によって省エネルギーデバイスへの寄与が期待される．本研究の実績として以下の3つが挙げられる．1つ目に，常磁性体と強磁性体の界面における酸化物がスピントルク生成に与える影響も調べ，酸化物の種類によってその影響が顕著に異なることを明らかにした．強磁性体としてCo及びNiFeを選択し，それぞれの表面を大気暴露させることで酸化させた上にPtを成膜してデバイスを作製した．Coでは界面のスピン軌道相互作用が支配的である一方で，NiFeでは界面のスピン透過率が重要な役割を担っていることを明らかにした．2つ目として酸素を導入したPd薄膜におけるスピン軌道トルク生成の定量を通して，電流-スピン流変換において重要なスピンHall効果の不純物に対する振る舞いを系統的に調べた．これによりPd中のスピンHall効果を律速する緩和メカニズムに関して，酸素導入によるPd中の緩和時間の減少に伴ってバンド間励起が支配的な領域から伝導中の散乱が支配的な領域へのクロスオーバーを観測した．さらに3つ目として，イオン分子で構成される液体の塩であり固体絶縁体と比較して大きい誘電率をもつイオン液体を用いて強磁性体金属をエッチングし厚さを薄くすることで，単一の試料でスピン軌道トルク生成効率の強磁性体膜厚依存性を測定する方法を確立した．この方法によって試料間の誤差を考慮せずに，電流-スピン流変換現象の定量を可能にした．

は の purpose, this study current か ら often magnetic metal の ス ピ ン を orbital interaction interface し て に magnetization and え ら れ る ス ピ ン orbit ト ル ク の generated メ カ ニ ズ ム の interpret で あ り, trevor に acid element や carbon な ど の 軽 element が often magnetic body metal の ス ピ ン orbit ト ル ク generated に and え る influence を adjustable べ る こ と で あ っ た. ス ピ ン orbit ト ル ク は ス ピ ン ト ロ ニ ク ス eset に お い て physical に も tumblers deep い phenomenon な だ け で な く, engineering of な 応 with と し て magnetic 気 メ モ リ son の magnetization の operation technology と し て も attention さ れ て お り, こ の research に よ っ て province エ ネ ル ギ ー デ バ イ ス へ の send が expect さ れ る. The <s:1> actual performance of this study is と three て が挙げられる が挙げられる below て. 1 つ に, often the magnetic body と strong magnetic body の interface に お け る acidification content が ス ピ ン ト ル ク generated に and え る influence も べ, acidification content の kinds に よ っ て そ の influence が 顕 the に different な る こ と を Ming ら か に し た. Strong magnetic body と し て Co and び NiFe を sentaku し, そ れ ぞ れ の exposed surface を big 気 さ せ る こ と で acidification さ せ た に on Pt を film-forming し て デ バ イ ス を cropping し た. Co で は interface の ス ピ ン orbital interaction が dominate で あ る side で, NiFe で は interface の ス ピ ン transmittance が cut を bear important な service っ て い る こ と を Ming ら か に し た. 2 つ と し て acid element を import し た Pd membrane に お け る ス ピ ン orbit ト ル ク generated の quantitative を tong し て, current - ス ピ ン flow variations in に お い て important な ス ピ ン Hall unseen fruit の is not pure に す seaborne る vibration る dance い に を system tuning べ た. こ れ に よ り Pd in の ス ピ ン Hall unseen fruit を law speed す る ease メ カ ニ ズ ム に masato し て, acid element import に よ る の detente in Pd time の に with っ て バ ン ド wound up が dominate な field between か ら 伝 guide の messy が dominate in the field of な へ の ク ロ ス オ ー バ ー を 観 measuring し た. さ ら に 3 つ mesh と し て, イ オ ン molecular で constitute さ れ る liquid の salt で あ り solid never try body と compare し て big き い induced electricity rate を も つ イ オ ン liquid を with い て strong magnetic body metal を エ ッ チ ン グ し thick さ を thin く す る こ と で, The 単 method for determining the <s:1> efficiency of the <s:1> orbital ト of the <s:1> test material でスピ and the <s:1> <s:1> of the <s:1> and the thickness dependence of the film of the strong magnetic body を was used to を establish the た. The <s:1> <s:1> method によって between-to-sample <s:1> error を takes into account せずに, and the current-ス ピ <s:1> conversion phenomenon <s:1> quantification を may に た た.

项目成果

Spin-orbit torque generated by Pd oxides

Pd氧化物产生的自旋轨道扭矩

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Haku;Hongyu An;Akira Musha and Kazuya Ando
• 通讯作者: Akira Musha and Kazuya Ando

Spin-torque ferromagnetic resonance in electrochemically etched metallic device

• DOI: 10.35848/1882-0786/ab8347
• 发表时间: 2020-04
• 期刊: Applied Physics Express
• 影响因子: 2.3
• 作者: Ryuki Suzuki;Satoshi Haku;Hiroki Hayashi;K. Ando

酸化誘起界面スピン軌道トルク

氧化引起的界面自旋轨道扭矩

• 发表时间: 2018
• 作者: Satoshi Haku;Atsushi Ishikawa;Akira Musha;Hiroyasu Nakayama;Takashi Yamamoto;Kazuya Ando;Satoshi Haku;白怜士;白怜士
• 通讯作者: 白怜士

Surface Rashba-Edelstein spin-orbit torque tuned by organic monolayer

由有机单分子层调节的表面 Rashba-Edelstein 自旋轨道扭矩

• 发表时间: 2019
• 作者: Satoshi Haku;Akira Musha;Hiroyasu Nakayama;and Kazuya Ando
• 通讯作者: and Kazuya Ando

Surface Rashba-Edelstein Spin-Orbit Torque Revealed by Molecular Self-Assembly

分子自组装揭示的表面 Rashba-Edelstein 自旋轨道扭矩

• DOI: 10.1103/physrevapplied.13.044069
• 发表时间: 2020
• 期刊: Physical Review Applied
• 影响因子: 4.6
• 作者: Satoshi Haku;Atsushi Ishikawa;Akira Musha;Hiroyasu Nakayama;Takashi Yamamoto;Kazuya Ando
• 通讯作者: Kazuya Ando