東工大ら、室温で電場による磁化反転を実証：低電力磁気メモリ応用へ期待

マルチフェロイック物質の開発に弾み

　東京工業大学らの研究グループは2019年2月、強磁性と強誘電性が共存するセラミック結晶について、室温で電場による磁石の極性を反転（磁化反転）させることに成功したと発表した。次世代磁気メモリの実現に弾みをつける。

　今回の研究成果は、東京工業大学科学技術創成研究院フロンティア材料研究所の清水啓佑大学院生（当時）、東正樹教授、大場史康教授、同大学元素戦略研究センターの熊谷悠特任准教授（当時）、九州大学大学院総合理工学研究院の北條元准教授、名古屋工業大学大学院工学研究科の壬生攻教授らによるものである。

　北條氏や東氏らはこれまで、室温環境で強磁性と強誘電性が共存する「コバルト酸鉄酸ビスマス」を、薄膜形態で安定化させることに成功してきた。ただ、磁化の方向が薄膜の面内方向を向いていることなどから、これまで強磁性と強誘電性の相関は明らかにされてこなかった。

　研究グループは今回、薄膜試料の磁気ドメインを観察するために、薄膜を成長させる基板の種類および、薄膜の成長する方向を工夫した。同一視野で磁気ドメインと強誘電ドメインと比較したところ、強磁性と強誘電性に相関があることが分かった。さらに、走査型プローブ顕微鏡の探針で電場を印加し、電気分極を反転させることで、磁化方向の反転にも成功したという。

左図はコバルト酸鉄酸ビスマスの磁気構造の模式図、右図の上図は電気分極反転前、下図は電気分極反転後のコバルト酸鉄酸ビスマス薄膜の室温における圧電応答顕微鏡像（左）と磁気力応答顕微鏡像（右） 出典：東京工業大学

　強磁性と強誘電性を併せ持つマルチフェロイック物質は、低消費電力で記録密度が高い次世代磁気メモリ用途に注目されている。今回、室温環境で電場による磁化反転を実証したことにより、その応用が期待されている。