東北大,スピン流スイッチの原理を発見・実証

東北大学の研究グループは,スピン流の流れやすさを制御するスピン流スイッチの原理を発見・実証した(ニュースリリース)。

研究では,反強磁性体の相転移での振る舞いを利用して,スピン流スイッチが実現できることを実証した。スピン流の具体的な素子には,磁性絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(YIG)とスピン流検出用の白金(Pt)の間に,反強磁性体である酸化クロム(Cr2O3)を挟んだ構造を用いた。

YIGからPtに向けてスピン流を注入すると,Cr2O3でのスピン流の流れやすさに応じた起電力が,Ptに生じる。研究では,この起電力測定を通じて,反強磁性相転移により,Cr2O3がスピン流に対する導体から絶縁体に変わることを見いだした。

さらに,この相転移の近くで磁場を加えることによって,この相転移前後のスピン流の流れやすさを500%もの大きさで変化させられることを示した。研究グループは,電流における類似の現象から,この現象を「巨大スピン磁気抵抗効果」と名付けた。

この研究成果は,外部磁場によってスピン流の流れやすさを制御できる,すなわちスピン流のスイッチを実現する原理を発見したことになり,それに適切な材料の性質を明らかにしたもの。

この研究は,これまでスピントロニクスに欠けていたスピン流スイッチを見いだしたものとして,さまざまなスピントロニクスデバイスの展開に貢献すると期待できるとしている。

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