【公開日：2024.10.22】【最終更新日：2024.10.22】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22TT0017

利用課題名 / Title

スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験

利用した実施機関 / Support Institute

豊田工業大学 / Toyota Tech.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

スパッタリング/Sputtering,スピントロニクスデバイス/ Spintronics device

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

福間 康裕

所属名 / Affiliation

九州工業大学情報工学研究院物理情報工学研究系

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

浅田裕法,粟野博之

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

TT-022：磁気光学効果測定装置
TT-002：多機能薄膜作製装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

イオン注入技術を利用して、高いスピン流生成効率をもつ白金系材料の開発に成功した[1]-[3]。本研究では、垂直磁気異方性をもつGdFeCoを白金系材料上に作製し、スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験を行った。

実験 / Experimental

初めに、熱酸化膜付きのシリコン基板上に、Pt（5～10 nm）、MgO（10 nm）、Al2O3（10nm）の多層膜構造をスパッタ法により作製した。次に、多層膜へとOやPイオンを注入した。その後、イオンミリングによりMgO/Al2O3層を除去し、GdFeCo（10 nm）、AlN（10 nm）をスパッタ法により作製した。得られた試料は、ホールバー形状に微細加工を行い、異常ホール効果の検出により磁化反転特性を評価した。

結果と考察 / Results and Discussion

Pt膜上のGdFeCoは、垂直磁気異方性をもつことを磁気光学効果測定および異常ホール効果測定にて確認した。スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験を行い、2×1011A/m2程度の電流密度にて磁化反転を観測できた。一方、イオン注入したPt膜上のGdFeCoは、垂直磁気異方性が小さくなる傾向がみられ、スピン軌道トルクを利用した磁化反転実験の実施が困難であった。今後、GdFeCo膜の作製条件を検討する必要がある。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

[1] U. Shashank, R. Medwal, T. Shibata, R. Nongjai, J. V. Vas, M. Duchamp, K.Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma, Advanced Quantum Technologies, 4, 2000112 (2021).[2] U. Shashank, R. Medwal, Y. Nakamura, J. R.Mohan, R. Nongjai, K. Asokan, R. S. Rawat, H. Asada, S. Gupta, Y. Fukuma, Applied Physics Letters, 118, 252406 (2021). [3] U. Shashank, Y. Nakamura, Y.

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件