強相関界面研究グループ

主宰者

主宰者名 川﨑 雅司 Masashi Kawasaki
学位 工学博士
役職 グループディレクター
略歴
1989東京大学大学院工学系研究科化学エネルギー工学専攻 博士課程修了
1989米国 IBMワトソン研究所 博士研究員
1991東京工業大学 助手
1997東京工業大学 助教授
2001東北大学金属材料研究所 教授
2007理化学研究所 交差相関超構造研究チーム チームリーダー
2010同 強相関界面デバイスチーム チームリーダー
2011東京大学大学院工学系研究科量子相エレクトロニクス研究センター 教授 (現職)
2013理化学研究所 創発物性科学研究センター 副センター長 (現職)
2013同 強相関物理部門 強相関界面研究グループ グループディレクター (現職)

研究室概要

当グループでは、電子の電荷・スピン・軌道の自由度を様々に変化させた界面構造を設計し、酸化物薄膜の完全エピタキシー技術を駆使して接合デバイスや人工格子を創製している。電場・磁場・光などの外場に対する酸化物超構造の応答を調べ、共役関係にない非自明な応答の詳細を調べるとともに、その巨大化に取り組む。電場や光による界面磁性の制御、磁場や電場による界面抵抗の制御などを通して、新しい原理に基づくスイッチングデバイスやメモリー、太陽電池、センサーなどの雛形デバイスを開発し、強相関量子エレクトロニクスの基礎を構築する。

研究分野

物理学、工学、化学、材料科学

キーワード

酸化物
薄膜・界面
量子デバイス
電気磁気効果
光電効果

研究紹介

酸化物界面を用いたスキルミオン制御

スキルミオンは、直径が数nm~数百nmの安定な渦状の磁気構造体であり、低い電流密度で駆動できるなど磁気メモリーに適した特性を持つ。スキルミオンの生成には、強磁性体のスピンに“ひねり”を加える必要があり、その機構として有望視されているのがジャロシンスキー・守谷(DM)相互作用である。しかし、バルク物質での実現には特殊な対称性を持つ結晶構造が必要であるという問題があった。当グループは、特殊な結晶構造を必要とせずに、多くの磁性体で普遍的にスキルミオンを生成する原理開拓を目指した。界面では空間反転対称性の破れから、DM相互作用が期待されるので、強磁性体SrRuO3と強いスピン-軌道相互作用を持つSrIrO3からなる高品質な積層界面構造を作製した。様々な膜厚の強磁性体を含む試料のホール抵抗を測定したところ、強磁性体が極めて薄いときにのみスキルミオンが実現していることをトポロジカルホール効果により観測した。これは原子レベルで制御可能な酸化物界面においてスキルミオンを生成した初めての例であり、スキルミオンを用いた低消費電力デバイスである磁気メモリーの有効な設計指針となることが期待できる。

界面に由来するスキルミオン生成の概念図

メンバー一覧

川﨑 雅司 Masashi Kawasaki

グループディレクター m.kawasaki[at]riken.jp R
松野 丈夫 Jobu Matsuno 専任研究員 matsuno[at]riken.jp R
高橋 圭 Kei Takahashi 上級研究員 kei.takahashi[at]riken.jp R

中村 優男 Masao Nakamura

上級研究員 masao.nakamura[at]riken.jp R

Denis Maryenko

研究員 maryenko[at]riken.jp

瀬川 勇三郎 Yusaburo Segawa

研究嘱託

研究紹介記事