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近年、原子層磁性体に関する研究が急進展している。中でもFe_nGeTe₂の組成比を持つ物質群は、比較的高いキュリー温度T_cや、垂直磁気異方性を示すことから、スピントロ二クスデバイスへの応用が期待されている[1,2]。これらの物質は、原子層スケールで磁性を保持し、輸送や光学応答、さらには系自体の構造自由度と磁性が強く結合することから、基礎物性研究のみならず次世代スピントロニクス材料としても高い可能性を有する。

本講演では、我々がこれまで進めてきたFe–Ge–Te系の原子層強磁性金属を中心とした研究について紹介する。特に、Fe₅GeTe₂をはじめとする金属原子層強磁性体に対し、薄膜デバイスを用いた磁気輸送測定を通じて、薄膜特有の磁気特性を明らかにしてきた[3-5]。また、結晶作製条件や欠陥量[3-4]、元素置換[5]といった局所構造や組成の変調が磁性に与える影響を系統的に調べ、原子層磁性体における局所構造と磁気機能の相関を明らかにしてきた。さらに、Fe₅GeTe₂におけるスピンホール効果を利用した電流–スピン流変換や磁化ダイナミクスの制御[6]、ならびにイオン照射による磁性変調と光学的磁性評価[7]へと研究を展開している。

これらの研究を通じて、局所構造、組成、欠陥、界面といった微視的な自由度が、磁気異方性やスピン輸送特性を大きく制御し得ることが明らかになってきた。本講演では、こうした「局所構造変調によるスピン機能制御」という観点からこれまでの成果を総括するとともに、今後の展開として、原子層磁性体を用いた接合系やモアレ構造との融合において、原子層磁性体特有の磁気特性を光学的に読み出し、制御する新たなオプト・スピントロニクス技術の可能性について議論する。

[1] J. Stahl et al., Allg. Chem. 644, 1923 (2019).
[2] A. F. May et al., Phys. Rev. Mater. 3, 104401 (2019).
[3] T. Ohta et al., Appl. Phys. Express 13, 043005 (2020).
[4] T. Ohta et al., AIP Adv. 11, 025014 (2021).
[5] T. Ohta et al., Appl. Phys. Lett. 122, 15 (2023).
[6] T. Ohta et al., Phys. Rev. Matter. 10, 094002 (2026).
[7] T. Ohta et al., in preparation.

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