論文掲載:n型強磁性半導体(In,Fe)Asの光電子分光

東京大学と他の国際機関との共同研究で、n型強磁性半導体(In,Fe)Asの光電子分光に関する研究成果がPhysical Review B誌に掲載されました。

Masaki Kobayashi, Le Duc Anh, Jan Minár, Walayat Khan, Stephan Borek, Pham Nam Hai, Yoshihisa Harada, Thorsten Schmitt, Masaharu Oshima, Atsushi Fujimori, Masaaki Tanaka, Vladimir N. Strocov, “Minority-spin impurity band in n-type (In,Fe)As: A materials perspective for ferromagnetic semiconductors”, Phys. Rev. B 103, 115111 (2021).

本研究により、n型強磁性半導体(In,Fe)Asのバンド構造を明らかにしました。特に電子が予測通りに伝導帯に滞在し、またバンドギャップ中にFeの不純物バンドも観測されました。

論文掲載:面内磁化反転の新しい検出方法の提案と実証

スピン軌道トルクを用いた面内磁化反転の新しい検出方法の提案と実証に関する研究成果がApplied Physics Letters誌に掲載されました。
Nguyen Huynh Duy Khang, Pham Nam Hai, “Spin–orbit torque as a method for field-free detection of in-plane magnetization switching”, Appl. Phys. Lett. 117, 252402 (2020).

垂直磁化の単膜磁性体の磁化反転の検出は異常ホール効果が用いられています。しかし、面内磁化膜の場合、反転の検出方法がありませんでした。そこで、磁化反転の後に、面内に磁場を印加して、プレナーホール効果を測定する方法がありますが、磁場印加が必要でした(米国ウェステンデジタル社が提案した方法)。本研究では、面内磁化反転の後に、スピン軌道トルクを用いて、磁化を少し傾けることで、外部磁場印加をしなくても、磁化反転を検出できる方法を提案し、実際に磁化反転の検出を実証しました。本方法は磁気抵抗メモリや磁壁駆動磁性細線メモリの研究開発に応用できると期待できます。

論文掲載:強磁性半導体の磁化機構の解明

日本原子力研究開発機構、東京大学、京都産業大学との共同研究で、強磁性半導体物質GaMnAsの磁化機構を解明した研究成果がJournal of Applied Physics誌の注文論文として掲載されました。

Yukiharu Takeda, Shinobu Ohya, Pham Nam Hai, Masaki Kobayashi, Yuji Saitoh, Hiroshi Yamagami, Masaaki Tanaka, and Atsushi Fujimori, “Direct observation of the magnetic ordering process in the ferromagnetic semiconductor Ga1-xMnxAs via soft x-ray magnetic circular dichroism”, Journal of Applied Physics 128, 213902 (2020).

GaMnAsは最初に合成された強磁性半導体でありながら、その磁化機構が長い間に論争になっています。特に、磁化が空間的に均一としたZener p-d交換モデルが信じられてきました。今回の研究では、X線磁気円二色法を用いて、高温から温度を下げながら、磁化過程を測定しました。その結果、キュリー温度以上の高い温度領域から局所的に超常磁性領域が出現し、キュリー温度温度以下でグローバルな磁化が出現したという非均一な磁化過程を明らかにした。従って、GaMnAs中のMn原子が均一に分布しても、磁化が決して均一ではないことが分かります。

MMM 2020 国際学会発表

Magnetism and Magnetic Materials (MMM) 2020 国際学会(オンライン開催)に博士課程の脱凡君と白倉君が下記の発表を行いました。

[ K4-01] Ultrahigh efficient spin-orbit-torque magnetization switching in sputtered topological insulator BiSb/(Co/Pt)2 multilayers
Tuo Fan, Nguyen Huynh Duy Khang, Soichiro Nakano, Pham Nam Hai

[J4-08] Bias-field-free spin Hall oscillator with an out-of-plane precession mode

T. Shirokura and P. N. Hai

レビュー論文掲載

トポロジカル絶縁体におけるスピンホール効果のレビュー論文がJournal of the Magnetics Society of Japanに掲載されました。

Pham Nam Hai, “Spin Hall Effect in Topological Insulators”, J. Magn. Soc. Jpn. 44, 137-144 (2020).

Pham准教授が日本磁気学会の優秀研究賞を受賞

Pham准教授は公益社団法人日本磁気学会の優秀研究賞を受賞しました。

本賞は、磁気の学理および応用に関する一連の研究を通して本学会の発展に貢献した人に与える賞です。

SSDM2020国際学会発表

国際学会SSDM2020(オンライン開催)に博士課程の脱凡君が下記の発表を行いました。

[K-10-04] Crystal Growth and Characterization of Topological Insulator BiSb Thin Films by Sputtering Deposition for SOT-MRAM Applications
〇Fan Tuo, Mustafa Tobah, Takanori Shirokura, Khang Nguyen, Nam Hai Pham

第81回応用物理学会秋季学術講演会で発表

2020年9月8日-11日に開催された第81回応用物理学会秋季学術講演会(オンライン開催)で研究員のKhang氏と博士課程の脱凡君が下記の発表を行いました。

[10p-Z08-14] Efficient spin-orbit torque magnetization switching by short pulse currents in non-epitaxial topological insulator BiSb – ferrimagnet heterostructures
〇Nguyen Huynh Duy Khang, Soichiro Nakano, Takanori Shirokura, Yasuyoshi Miyamoto, Pham Nam Hai

[8a-Z08-6] Ultrahigh efficient spin-orbit-torque magnetization switching in sputtered BiSb topological insulator and Co/Pt ferromagnetic multilayers
〇Fan Tuo, Nguyen Huynh Duy Khang, Soichiro Nakano, Pham Nam Hai

SPIE SPINTRONICS XIII国際学会の招待講演

研究員のKhang氏は国際学会SPIE SPINTRONICS XIIIに下記の招待講演を行いました。

“Giant spin-related transport phenomena in BiSb topological insulator/ferromagnet bilayers”
Nguyen Huynh Duy Khang, Tuo Fan, Pham Nam Hai

論文掲載:Si基板上のトポロジカル絶縁体による超低消費電力磁化反転の実証

Si基板上に製膜したトポロジカル絶縁体BiSbによる超低消費電力スピン軌道トルク磁化反転の実証に関する研究成果がScientific Reports誌に掲載されました。

Nguyen Huynh Duy Khang, Soichiro Nakano, Takanori Shirokura, Yasuyoshi Miyamoto & Pham Nam Hai, “Ultralow power spin–orbit torque magnetization switching induced by a non-epitaxial topological insulator on Si substrates”, Scientific Reports 10, 12185 (2020). 

BiSbトポロジカル絶縁体は当研究室が開発した世界最高性能のスピン注入源であり、次世代の不揮発性メモリと期待されているスピン軌道トルク磁気抵抗メモリ(SOT-MRAM)の実現に大変有望な材料ですが、III-V族半導体基板上に成長しないと単結晶ができないという問題がありました。そこで、本研究では、Si基板上に、製膜したBiSbの性能評価を行いました。その結果、Si基板上のBiSbは単結晶でなくても、従来の重金属や他のトポロジカル絶縁体より1桁~2桁高いスピンホール角を確認でき、さらにCoTbフェリ磁性体を0.07 MA/cm2という世界最小の電流密度で磁化反転の実証に成功しました。さらに、10 nsというDRAM並みの高速書き込みにも成功しました。

過去ニュース

クイックアクセス