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TOP > 未分類 > 【材料科学】異常ホール効果を、反強磁性体において初めて、かつ、室温以上の温度で観測 革新的磁気メモリ材料の発見 東大


【材料科学】異常ホール効果を、反強磁性体において初めて、かつ、室温以上の温度で観測 革新的磁気メモリ材料の発見 東大

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1 :もろ禿 ◆SHINE.1vOk もろ禿HINE! ★@\(^o^)/:2015/10/30(金) 12:22:06.44 ID:???.net

共同発表:革新的磁気メモリ材料の発見~世界で初めて反強磁性体での異常ホール効果を観測~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20151029-2/index.html



図1 ホール効果(a)と自発磁化を持つ場合の異常ホール効果(b)と持たない異常ホール効果(c)
強磁性体における異常ホール効果では、自発磁化の発生とともにゼロ磁場でホール効果が自発的に現れる。スピンの秩序を伴わずゼロ磁場の自発磁化のない状態においてもホール効果が
自発的に現れる。この場合、電子の運動を曲げる要因となる仮想的な内部磁場は、スピンキラリティの秩序化によってもたらされると考えられる。

図2 ホール抵抗率と磁化の磁場変化
温度が200K(−73℃)300K(27℃)400K(127℃)での測定結果で、磁場がゼロのときホール抵抗率が有限な値を持ち、自発的な異常ホール効果を示すことがわかる(a)。また、
磁場が数百ガウスの値でホール抵抗率と磁化の符号が反転している(b)。

図3 Mn3Snの結晶構造(a,b)と磁気構造(c)
マンガンMnは正三角形の頂点に位置し、Mnのスピンは正三角形の一辺に沿って配置されておりお互いは120度ずれている。


ポイント
世界で初めて反強磁性体において自発的な巨大異常ホール効果を見出した。
磁場が無い条件下では強磁性体でのみ観測されていた異常ホール効果を、反強磁性体において初めて、かつ、室温以上の温度で観測した。
磁気メモリとしては作動原理が画期的であり理想的な特性を持つため、メモリ素子の革新的な進展が期待される。


コンピュータやスマートフォンに通常使われている揮発性メモリは、電力を供給しないと情報を保持できないため消費電力が大きいという欠点があり、記憶保持に電力を必要としない不揮発性
メモリの開発が行われています。磁性材料を用いた不揮発性メモリ「磁気メモリ」は実用段階にきていますが、記憶素子の材料として強磁性体注1)というスピンの向きが揃った、言わば小さな
磁石を使っているため、記憶素子同士の磁気的な干渉などにより、高密度化に限界があるという問題が実用化促進のうえで大きなハードルとなっています。

今回、東京大学 物性研究所の中辻 知 准教授らの研究グループはマンガン化合物Mn3Snにおいて、これまで強磁性体でしか発現しないとされてきた異常ホール効果(図1)を、世界で
初めてスピンが反対向きに揃う反強磁性体で、しかも室温以上の温度で自発的な巨大異常ホール効果として見出しました。異常ホール効果を利用した記憶素子として反強磁性体を利用する
ことにより、高密度化・高速化が可能となるだけでなく、メモリの動作原理に関する革新的な進展が期待されます。また、ホール効果を用いるため素子構造の顕著な単純化が可能であること、
このマンガン化合物は全く廉価で毒性のない元素で構成されていること、非常に容易な結晶育成が出来ることなど、実用材料としての好条件が揃っていることから、今後の研究開発の急速な
展開が期待されます。

なお、本研究は、JST 戦略的創造研究推進事業 個人型研究(さきがけ)の「新物質科学と元素戦略」研究領域(研究総括:細野 秀雄 東京工業大学 フロンティア研究センター/
応用セラミックス研究所 教授)における研究課題「スピンのナノ立体構造制御による革新的電子機能物質の創製」(研究代表者:中辻 知)の一環として行われました。また、日本学術振興会の
戦略的国際研究交流推進事業「頭脳循環を加速する戦略的国際研究ネットワーク推進プログラム」における事業課題「新奇量子物質が生み出すトポロジカル現象の先導的研究ネットワーク」
(主担当者:瀧川 仁 東京大学 物性研究所 所長)の助成を通して、海外の研究者との交流により研究指針を展開させていった中で得られたものです。


(以下略)














Source : http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/scienceplus/1446175326/
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