研究紹介
酸化物界面を用いたスキルミオン制御
界面では空間反転対称性の破れから、スピンを「ひねる」ジャロシンスキー・守谷相互作用（DM相互作用）が期待されます。強磁性体SrRuO3と強いスピン－軌道相互作用を持つSrIrO3との界面において人工的にDM相互作用を実現し、ナノスケールのスピン渦であるスキルミオンを生成しました。スキルミオン設計の新たな指針を見出すとともに、スキルミオンを用いた低消費電力デバイスへの応用が期待できます。
新しい物質を実現するイリジウム酸化物の性質を解明
強いスピン－軌道相互作用を持つSrIrO3薄膜とSrTiO3薄膜を原子レベルで交互に積み重ねた超格子構造を作製しました。これにより、イリジウム酸化物の電子相を次元性をパラメーターとして精密に制御することが可能になり、磁性を持った絶縁体相から特殊な金属の一種である半金属相へと電子相が変化していく様子を連続的にとらえることに成功しました。スピン‐軌道相互作用と電子相関の系統的な理解をもたらすとともに、新たな種類のトポロジカル絶縁体の実現へとつながる結果です。
スピン流を高感度に検出する酸化物材料
強いスピン－軌道相互作用と高い電気抵抗率を併せ持つ材料として、5d遷移金属の酸化物に着目しました。イリジウムの酸化物で、スピン流から電流を生成する「逆スピンホール効果」を実証し、スピン流から電圧への変換効率が金属の数十倍にも達することを発見しました。スピンの操作を可能にする新しいデバイス材料群の発見は、物質戦略に大きなインパクトを与えるとともに、高感度磁気センサーや省電力のメモリー・演算素子の開発につながると期待できます。
