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東京大学、反強磁性金属薄膜のテラヘルツ異常ホール効果を観測

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February, 19, 2020, 東京--東京大学 物性研究所の松田 拓也 特任研究員、松永隆佑 准教授らの研究グループは、同 大学院理学系研究科 物理学専攻および同研究所の中辻知 教授の研究グループおよび米国の研究グループと協力して、室温において反強磁性金属の異常ホール効果をテラヘルツ周波数帯で観測することに成功した。

ハードディスクに代表される既存の磁気デバイスの情報処理には強磁性体が持つスピン秩序(磁化)が用いられている。より高速化するためには強磁性体より2、3桁速くスピンの向きが変化し、テラヘルツ周波数(THz、毎秒約1兆回)で駆動させることができる反強磁性体を活用することが期待されている。しかし反強磁性体は外部刺激に対する応答が非常に小さく、スピン秩序の情報を読み出すことがこれまで困難だった。

研究では、2015年に中辻教授らによって開発された反強磁性金属化合物Mn3Snに注目し、この物質特有の反強磁性秩序に由来する異常ホール効果をテラヘルツ周波数で観測することに成功した。その結果、強磁性体並みに大きな異常ホール電流がテラヘルツ周波数帯でもほぼ無散逸に流れること、スピン情報が半年以上経過してもなお安定に保持されることなどが明らかになり、反強磁性体を用いたスピン秩序情報の高速読み出しに向けた指針が築かれた。また今回開発された手法によって1兆分の1秒の時間分解能で異常ホール効果の計測が実現したため、今後より詳細な研究による物性の解明が期待される。

研究成果は、Nature Communicationsオンライン版に公開された。
(詳細は、https://www.jst.go.jp)