Electric field effect on orbital magnetic moments in ultrathin magnetic metals

电场对超薄磁性金属轨道磁矩的影响

• 批准号: 16J06825
• 负责人: 水野 隼翔
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06825/
• 关键词: 電界効果; 軌道磁気モーメント; 強磁性共鳴; 磁性薄膜; 異常ホール効果; 垂直磁気異方性

本研究の目的は、(1)強磁性共鳴法(FMR)を用いた強磁性金属超薄膜の軌道磁気モーメントの評価方法の確立と、(2)軌道磁気モーメントの異方性が電界の印加によって受ける影響の解明の2つである。本年度は、前年度の条件出しを基に、Pt/Fe/Pt/MgO及びPt/Co/Mg/MgO薄膜試料を作製し、ゲート電圧を印加した状態でFMR測定を行った。Pt/Fe試料において得られたFMRスペクトルから、正(負)電圧の印加時に、軌道磁気モーメントを反映するg因子の異方性及び、面直方向の異方性磁場Hkが共に増大(減少)していることが分かった。これらの傾向は理論予想や放射光を用いた先行研究と一致しており、軌道磁気モーメントの異方性の変化が垂直磁気異方性の電界変調の起源であることを示している。実際に、g因子の変化から同磁気モーメントの変化を見積もると、Fe層の界面に電荷が蓄積される方向に0.27 V/nmの電界を印加した際に、膜面直方向と面内方向の軌道磁気モーメントがそれぞれ4.0 %増大、2.3 %減少し、同時に垂直磁気異方性が11.2 μJ/m2増大していることが分かった。次に、Pt/Co試料においては、Pt/Fe試料と反対の傾向が得られた。すなわち、Co層の界面に電荷が蓄積される方向に電界を印加した際に、g因子の異方性とHkは共に減少した。これはPt/Fe試料と同様に、軌道磁気モーメントの異方性の変化が垂直磁気異方性の電界変調を誘起している一方で、本系においては、垂直磁気異方性の電界変調方向が強磁性体の種類に依存することを意味している。以上の結果は、強磁性共鳴法が軌道磁気モーメントの評価に有用であることを示し、また、磁性への電界効果の学術的理解を深めるものである。今後、合金化やヘテロ構造化を利用した、変調方向も含めた垂直磁気異方性の電界制御のさらなる発展が期待される。

The purpose of this study is: (1) Evaluation of the ferromagnetic resonance method (FMR) using the orbital magnetic field of ferromagnetic metal ultra-thin film The method is established and (2) the orbital magnetism is anisotropy and the electric boundary is affected by the influence of the magnetic field. The conditions of this year and the previous year were based on the production of Pt/Fe/Pt/MgO and Pt/Co/Mg/MgO thin film samples, and the FMR measurement of the state of the electric pressure was added. Pt/Fe sample tester FMR tester, positive (negative) electric pressure tester, orbital magnetic testerを reflects the anisotropy of the g factor and び, and the anisotropic magnetic field Hk in the straight direction.これらのTheoretical preconceptions, radiated light を and いた advanced research, consistent しており, orbital magnetism モーThe origin of メントのisotropy and the vertical magnetic anisotropy and the electrical boundary dimensional adjustment are the same. Isomagnetism, g factor change, isomagnetic change, see accumulation, and Fe layer interface charge accumulation direction 0.27 The V/nm electrical boundary is increased by 4.0%, the film surface is perpendicular to the in-plane direction, and the orbital magnetic anisotropy is 11.2. μJ/m2 is larger and larger. The Pt/Co sample has a tendency to reverse, and the Pt/Fe sample has an anti-coagulation tendency. The charge accumulation at the interface of the Co layer is due to the direction of the electric boundary and the connection between the electric charge and the g-factor.これはPt/Fe sample and と同様に, orbital magnetic モーメントのisotropy の変化 がvertical magnetic 気anisotropy のelectric boundary 変deviation induced していIt is a kind of ferromagnetic body that has vertical magnetic anisotropy and electrical boundary adjustment direction. It depends on the kind of strong magnetic material. The above results are useful, and the results of the strong magnetic resonance method and the orbital magnetic resonance method are useful.ことをshows し, また, magnetic へのelectricity effect の academic understanding を深めるものである. In the future, we are looking forward to the development of structural steel alloys and the development of electrical control systems including vertical magnetic anisotropy and the direction of adjustment.

项目成果

電界による界面垂直磁気異方性及びg因子の変調

通过电场调制界面垂直磁各向异性和 g 因子

• 发表时间: 2017
• 作者: H. Yoshikawa;Y. Takeuchi;Y. Ino;J. Wang;G. Iwata;N. Kabeya;R. Yazawa;G. Yoshizaki;水野隼翔
• 通讯作者: 水野隼翔

遍歴強磁性SrRuO3における異常ホール効果の電界変調

巡回铁磁 SrRuO3 中反常霍尔效应的电场调制

• 发表时间: 2017
• 作者: Kabeya Naoki;Sanz-Jorquera Alicia;Carboni Stefano;Davie Andrew;Oboh Angela;Monroig Oscar;水野隼翔;水野隼翔
• 通讯作者: 水野隼翔

ヘテロ構造化した遍歴強磁性体SrRuO3における異常ホール効果の電界変調

异质结构巡回铁磁材料SrRuO3中反常霍尔效应的电场调制

• 发表时间: 2017
• 作者: 水野隼翔、山田貴大;菅大介;森山貴広;島川祐一;小野輝男
• 通讯作者: 小野輝男

Electric field-induced modulations of anomalous Hall effect in an itinerant ferromagnet SrRuO3

电场诱导的巡回铁磁体 SrRuO3 中反常霍尔效应的调制

• 发表时间: 2017
• 作者: H. Mizuno;K. T. Yamada;D. Kan;T. Moriyama;Y. Shimakawa;and T. Ono
• 通讯作者: and T. Ono

Modulation of interfacial perpendicular magnetic anisotropy and g-factor under bias electric field

偏置电场下界面垂直磁各向异性和 g 因子的调制

• 发表时间: 2017
• 作者: Kabeya Naoki;Sanz-Jorquera Alicia;Carboni Stefano;Davie Andrew;Oboh Angela;Monroig Oscar;水野隼翔
• 通讯作者: 水野隼翔