ひずみによる異常ホール効果のスイッチングに成功
~ピエゾ磁気効果を用いた反強磁性体への情報の書き込み技術を開発~

ポイント
・反強磁性体における巨大なピエゾ磁気効果を室温で実現。
・通常は磁場で制御される異常ホール効果の符号を結晶のひずみで制御することに初めて成功。
・ひずみによる反強磁性体の磁気状態の制御技術は、MRAMを始めとするさまざまなデバイスに展開される可能性。

東京大学 大学院理学系研究科 中辻 知 教授、ムハンマド イクラス 特任研究員、肥後 友也 特任准教授の研究グループは、カナダ ブリティッシュコロンビア大学 サヤック ダスグプタ 特任研究員、米国 コーネル大学 ブラッド ラムシャウ 助教、フローリアン セイス 大学院生の研究グループ、中央大学 橘高 俊一郎 准教授、米国 ジョンズホプキンス大学 オレグ チェルニショフ 教授、英国 バーミンガム大学 クリフォード ヒックス グループリーダーからなる国際共同研究グループと共同で、磁化をほとんど持たないにもかかわらず、室温で巨大な異常ホール効果を示す反強磁性体Mn3Snにおいて、一軸性のひずみによって異常ホール効果の符号が制御可能であることを実証しました。
反強磁性体はスピンの応答速度が強磁性体の場合に比べて100~1000倍速いということのみならず、磁化が非常に小さいため素子化した際に漏れ磁場の影響を受けないという特性を持っています。そのため、不揮発性メモリーの有力候補である磁気抵抗メモリー(MRAM)に応用することにより、テラヘルツ帯(ピコ秒台)で超高速駆動する、超高密度なMRAMの実現が期待できます。その一方で、磁化が非常に小さいという上記の利点は、反強磁性体への情報の書き込み(信号の制御)が困難であるという課題にもなっていました。本研究により見いだされた一軸性のひずみを用いた高効率な信号の制御手法は、磁場や電流といった従来の磁性体における信号の制御手法を補完するものであり、反強磁性体のスピントロニクス技術への応用展開の幅を広げる成果になりました。
本研究成果は、英国の科学誌「Nature Physics」において、英国夏時間2022年8月18日(木)にオンライン版に公開されます。

本研究は、科学技術振興機構(JST) 未来社会創造事業 大規模プロジェクト型(JST-MIRAI)「トリリオンセンサ時代の超高度情報処理を実現する革新的デバイス技術」研究領域(運営統括:大石 善啓)における研究課題「スピントロニクス光電インターフェースの基盤技術の創成」課題番号JPMJMI20A1(研究代表者:中辻 知)、戦略的創造研究推進事業 チーム型研究(JST-CREST)「トポロジカル材料科学に基づく革新的機能を有する材料・デバイスの創出」研究領域(研究総括:上田 正仁)における研究課題「電子構造のトポロジーを利用した機能性磁性材料の開発とデバイス創成」課題番号JPMJCR18T3(研究代表者:中辻 知)などの一環として行われました。

<論文タイトル>
“Piezomagnetic switching of anomalous Hall effect in an antiferromagnet at room temperature”
DOI:10.1038/s41567-022-01645-5

<お問い合わせ先>
<研究に関すること>
中辻 知(ナカツジ サトル)
東京大学 大学院理学系研究科 物理学専攻/東京大学 物性研究所 量子物質研究グループ/東京大学 トランススケール量子科学国際連携研
究機構 教授
E-mail:satoruphys.s.u-tokyo.ac.jp

<JST事業に関すること>
小泉 輝武(コイズミ テルタケ)
科学技術振興機構 未来創造研究開発推進部
〒102-0076 東京都千代田区五番町7 K’s五番町
Tel:03-6272-4004 Fax:03-6268-9412
E-mail:kaikaku_miraijst.go.jp

嶋林 ゆう子(シマバヤシ ユウコ)
科学技術振興機構 戦略研究推進部 グリーンイノベーショングループ
〒102-0076 東京都千代田区五番町7 K’s五番町
Tel:03-3512-3531 Fax:03-3222-2066
E-mail:crestjst.go.jp

<報道担当>
東京大学 大学院理学系研究科・理学部 広報室
吉岡 奈々子 主事員、飯野 雄一 教授・広報室長
Tel:03-5841-8856
E-mail:kouhou.sgs.mail.u-tokyo.ac.jp

科学技術振興機構 広報課
〒102-8666 東京都千代田区四番町5番地3
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