金沢大,電気分極変化で磁気的性質を制御

金沢大学の研究グループは,金属層の磁気的性質を,隣接する誘電体の電気分極方向の変化を活用することで制御することに成功した(ニュースリリース)。

物質中の電子は,電荷だけでなくスピンと呼ばれる磁石の性質を持っている。スピンの性質を用いた電子デバイスはスピントロニクスデバイスと呼ばれ,スピンを用いることで不揮発性を持つメモリデバイスが実現できることからデバイスの低消費電力化につながるなど,従来のエレクトロニクスデバイスよりも優れた機能を持つと期待されている。

スピントロニクスデバイスでは,磁石(スピン)の磁気特性を制御する必要があるが,不揮発的な制御が可能となればさらなる応用が期待される。

そこで,研究グループは,強磁性薄膜に電気分極を持った誘電体を接合し,電気分極変化によって磁気特性を制御できないかと考えた。

この研究では,まずコンピューターシミュレーションと実験計測によって,白金コバルト合金中の電子の感じる静電ポテンシャルが,隣接する酸化亜鉛の電気分極方向によって大きく変化することを見いだし,白金コバルト合金の磁気的性質が分極方向に強く依存していることを明らかにした。

この結果に基づき,酸化亜鉛の電気分極変化によって,白金コバルト合金の磁気異方性を不揮発的に制御することに成功した。

この研究により,磁性層の磁気特性の制御方法の新しい可能性を提案することができたという。この制御手法では,隣接する酸化亜鉛の電気分極方向と白金コバルト合金の磁気分極方向の2つの方向を使用している。

単純な構造ながら複数の組み合わせ(情報)が可能となるため,新しいメカニズムを持つ電子デバイスの開発にもつながることが期待されるとしている。

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