有機無機量子スピンサイエンス・
テクノロジー研究センター

JSPS/国際共同研究加速基金(海外連携研究)「不純物添加Mn4Nフェリ磁性体による超高速磁壁駆動とサブTHzマイクロ波発振」

課題番号　24KK0083
研究代表者　末益崇　筑波大学数理物質系教授
研究期間　2025-09-09－2028-03-31

キーワード　スピントロニクス / フェリ磁性体 / 垂直磁気異方性 / 磁化補償

概要
　不純物を添加したMn4N膜をMBE法でMgO基板またはSrTiO3基板にエピタキシャル成長し、磁化特性とX線磁気円二色性等の測定を組み合わせ、室温で磁化補償する不純物を見出す。その後、Pt/SrTiO3基板に膜厚3nm程度の不純物添加Mn4N膜をエピタキシャル成長し、Ptに電流を流してスピンHall効果で生じる純スピン流を不純物添加Mn4N膜に注入し、スピン軌道トルクにより、従来よりも2桁小さい電流密度(～10^9 A/cm2)で、超高速の磁壁移動を室温で実現する。さらに、スピンHall効果を用いて不純物添加Mn4N内に磁気モーメントの歳差運動を誘起し、サブTHzの高周波発振を実現する。