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Control of supercurrent utilizing van der Waals devices with a twisted magnetization structure

利用具有扭曲磁化结构的范德华装置控制超电流

基本信息

批准号：
22KJ2059
负责人：
太田智陽
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題では、機械的剥離法により薄膜素子が作製可能である、原子層らせん磁性体CrNb3S6や原子層強磁性体Fe5GeTe2に着目し、超伝導体との接合素子を作製することで、超伝導電流を用いた新機能の実現を目指します。磁性体と超伝導体の接合界面近傍に、磁化のねじれた構造が存在する場合、スピン量子化軸の空間的な変化に起因して、スピン三重項超伝導電流が発現することが知られています。そこで本研究では、外部磁場を用いて、CrNb3S6のらせん周期や、Fe5GeTe2の表面・界面におけるジャロシンスキー・守谷相互作用を変調することで、磁化のねじれ構造を利用した超伝導電流のスピン状態の制御ができると考えました。前年度までで、Fe5GeTe2の磁化ダイナミクスやスピン軌道相互作用等の、デバイス性能に直結する特性の評価を行ったところ、Fe5GeTe2の磁気状態を反映してこれらの信号が大きく変調できることが分かりました。これはFe5GeTe2を用いた接合素子の実現・機能化に向けて当初の想定以上の進展でした。そこで令和4年度は、Fe5GeTe2自身の磁気特性やデバイスとしての性能をより詳細に評価するために、①スピン変換特性の評価や、②Fe原子のCo置換による物性制御を行いました。その結果①では、Fe5GeTe2のスピン変換特性が、PtやWなどの典型的なスピン変換材料と比べて遜色ない性能であり、磁気変調による制御性を併せ持つことを実証しました。②では、Co置換を行うことで、薄膜素子においても磁気異方性や磁性相が大きく変調できることや、バルク試料では現れなかった磁気ヒステリシスが、46%置換を行った薄膜で発現することを明らかにしました。

This topic では, mechanical stripping により membrane element may be が system である, atomic layer らせん magnetic body CrNb3S6 や atomic layer strong magnetic body Fe5GeTe2 に mesh し, super conductor 伝との connexin system を son することで, super 伝 conductive flow をいた new function の be presently を refers します. Magnetic body と super conductor 伝の joint interface nearly alongside に, magnetization のねじれた structure exist がする occasions, スピン quantization shaft なの space - the に cause して, スピン triple a super conducting flow 伝が発 now することが know られています. そこで this study ではを, external magnetic field with いて, CrNb3S6 のらせん cycle や, Fe5GeTe2 の surface, interface におけるジャロシンスキー valley, keep interaction を - adjustable することで, magnetization のねじれ constructing を using した super conducting flow 伝のスピン state の suppression ができると exam えました. Before the annual までで, Fe5GeTe2 の magnetization ダイナミクスやスピン orbital interaction, etc. の, デバイス performance に straight knot する features の review 価を line ったところ, Fe5GeTe2 の magnetic 気 state を reflect してこれらの signal が big きく - adjustable できることが points かりました. <s:1> れれ Fe5GeTe2を conjugates the <s:1> with たた, functionalizes に to けて, and advances the above <s:1> でた. そこで and 4 year は, magnetic 気 Fe5GeTe2 itself のやデバイスとしての performance をよりに detailed review 価するために, (1) スピン variations in characteristics の review 価や, (2) the Fe atom の Co substitution による property suppression を line いました. その results (1) では, Fe5GeTe2 のスピン variations in characteristics が, Pt や W などの typical なスピン variations in material と than べて inferior ない performance であり, magnetic 気 - adjustable による and of せ hold the royal sex をつことを card be しました. (2) では, Co substitution line をうことで, membrane element においてもや magnetic phase が magnetic 気 different party sex きく - adjustable できることや, バルク sample では now れなかった magnetic 気ヒステリシスが line, 46% replacement をった film で発 now することを Ming らかにしました.