巨大スピン蓄積効果を用いた電子相制御

• Project/Area Number: 11J02565
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 井土 宏 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 磁性

Research Abstract

本研究課題では巨大スピン蓄積効果を用いた電子相制御を目標としている。その実現に向けて、最終年度では相転移を発現する様々な物質系へのスピン注入及び、スピン蓄積の強磁性体における緩和過程に関して調べた。
具体的には、強磁性-常磁性転移を示す金属Gdに加えて、半導体EuS、Gd-doped EuSを用いた。本研究課題では面内スピンバルブ型のスピン蓄積素子にこれらの物質を接合して相転移を電気的に測定することを計画していた。当初の計画の素子を作製したところ、しかしながら、困難が生じることがわかった。そこで、スピン注入の方法として、ナノ細線を用いる面内スピンバルブ構造にこだわらず、マイクロサイズのスピン蓄積素子によるスピンポンピング法を用いた。Si基板上に高周波導波路を作製し、EuSGd/A1/Py細線に対して高周波磁場を印加した。その結果、DC電圧を得て、Gd-doped EuSにおけるスピンホール効果の観測に成功した。また、磁気相転移点付近でのスピンホール電圧の符号反転を観測することを明らかにした。これらはEuSGdへのスピン注入が成功していることを示しており、スピン注入量、温度、印加磁場の関係を調べることで、磁気相転移に対するスピン注入の影響を調べることが可能となった。また、マイクロ波パワー依存性から熱の影響も議論できた。
さらに、スピン蓄積の酸化物中での緩和現象や、複注入端子を用いた面内スピンバルブにおけるスピン吸収、強磁性体中のスピン緩和における異方性(磁化方向とスピン蓄積の偏極方向の関係)など、相補的に研究を実施した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] Effect of anisotropic spin absorption on the Hanle effect in lateral spin valves (2014)
  • Author(s): H. Idzuchi, Y. Fukuma, S. Takahashi, S. Maekawa, Y. Otani
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 89 Issue: 8 Pages: 0813081-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.081308
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 5d iridium oxide as a material for spin current detection (2013)
  • Author(s): K. Fujiwara, Y. Fukuma, J. Matsuno, H. Idzuchi, Y. Niimi, Y. Otani, H. Takagi
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 28931-6
  • DOI: 10.1038/ncomms3893
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Impact of interface properties on spin accumulation in dual-injection lateral spin valves. (2013)
  • Author(s): H. Idzuchi, S. Karube, Y. Fukuma, T. Aoki, and Y. Otani
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 103 Issue: 16 Pages: 1624031-4
  • DOI: 10.1063/1.4824897
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin injection properties in trilayer graphene lateral spin valves (2013)
  • Author(s): Y. P. Liu, H、Idzuchi. Y. Fukuma, O Rousseau. Y Otani and W S
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. Volume: 102 Issue: 3 Pages: 0331051-4
  • DOI: 10.1063/1.4776699
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Experimental verification of comparability between spin-orbit and spin-diffusion lengths (2013)
  • Author(s): Y. Niimi, D. H. Wei, H. Idzuchi. T. WaJcaaura, T. Kato, and Y. Otani
  • Journal Title: Phys. Rev. Lett. Volume: 110 Issue: 1
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.016805
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Towards coherent spin precession in pure-spin current (2012)
  • Author(s): H. Idzuchi. Y. Fukuma and Y. Otani
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 2 Issue: 1 Pages: 6281-5
  • DOI: 10.1038/srep00628
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin injection into magnesium nanowire (2011)
  • Author(s): H.Idzuchi, Y.Fukuma, L.Wang, Y.Otani
  • Journal Title: IEEE.Trans.on Magnetics Volume: 47 Issue: 6 Pages: 1545-1548
  • DOI: 10.1109/tmag.2011.2108272
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin precession in metallic lateral spin valves (2011)
  • Author(s): Y.Fukuma, L.Wang, H.Idzuchi, S.Takahashi, S.Maekawa, Y.Otani
  • Journal Title: Nature Materials Volume: 12 Issue: 7 Pages: 30461-5
  • DOI: 10.1038/nmat3046
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of Annealing on Interfacial Spin Polarization and Resistance in Permalloy/MgO/Ag Lateral Spin Valves (2011)
  • Author(s): L.Wang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 4 Issue: 9 Pages: 0930041-3
  • DOI: 10.1143/apex.4.093004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Temperature Evolution of Spin-Polarized Electron Tunneling in Silicon Nanowire-Permalloy Lateral Spin Valve System (2011)
  • Author(s): J.Tarun, S.Huang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani, N.Fukata, K.Ishibashi, S.Oda
  • Journal Title: Applied Physics Express Volume: 5 Issue: 4 Pages: 0450011-3
  • DOI: 10.1143/apex.5.045001
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Spin transport properties in LiAl studied by non-local spin injection (2014)
  • Author(s): H. Idzuchi, Y. Fukuma, Y. Otani.
  • Organizer: The International Magnetics Conference (Intermag2014)
  • Place of Presentation: Dresden, Germany(発表確定)
  • Year and Date: 2014-05-06
• [Presentation] EuSGd細線におけるスピンホール効果の温度依存性 (2014)
  • Author(s): 井土 宏, 福間 康裕, 近藤 浩太, 木俣 基, 大谷 義近
  • Organizer: 日本物理学会2014年年次大会
  • Place of Presentation: 東海大学(神奈川県)
  • Year and Date: 2014-03-27
• [Presentation] Non-local Hanle effect as a means of velocimetry for diffusive spins in metallic lateral spin valves. (2013)
  • Author(s): H. Idzuchi, Y. Fukuma, Y. Otani
  • Organizer: The IEEE 8th International Symposium on Metallic Multilayers (MML2013)
  • Place of Presentation: Kyoto, Japan
  • Year and Date: 2013-05-20
• [Presentation] 純スピン流の拡散速度に対するスピン吸収の影響 (2013)
  • Author(s): 井土宏,福間康裕,高橋三郎,前川禎通 大谷義近
  • Organizer: 日本物理学会2013年年次大会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] Hanle velocimetry of diffusive spins in metallic lateral spin valves:experimental aspects (2013)
  • Author(s): H. Idzuchi. Y. Fukuma, Y. Otani
  • Organizer: 新世代研究所 スピントロニクス研究会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2013-02-06
• [Presentation] Effect of spin absorption on presession dynamics of pure spin currents in laterals Dinvalves (2013)
  • Author(s): H. Idzuchi. Y. Fukuma, Y. Otani
  • Organizer: The 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • Place of Presentation: Chicago, USA
  • Year and Date: 2013-01-16
• [Presentation] 面内スピンバルブ構造によるスピン流の生成と検出 (2012)
  • Author(s): 井土宏,福間康裕,軽部修太郎,大谷義近
  • Organizer: Materials Association ヘッドディスク部会
  • Place of Presentation: 東京(招待講演)
  • Year and Date: 2012-11-13
• [Presentation] Enhanced spin accumulation in CoFe/MgO/Ag lateral spin valves (2012)
  • Author(s): H. Idzuchi. S. Karube, Y. Fukuma and Y Otani
  • Organizer: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies(ICAUMS)
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2012-10-05
• [Presentation] Spin injection properties in trilayer graphene lateral spin valves (2012)
  • Author(s): Y. P. Liu, H. Idzuchi. Y. Fukuma, Y. Otani and W S Lew
  • Organizer: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies(ICAUMS)
  • Place of Presentation: Nara, Japan
  • Year and Date: 2012-10-02
• [Presentation] Coherence in collective spin precession in lateral spin valve (2012)
  • Author(s): H. Idzuchi. Y. Fukuma, Y. Otani
  • Organizer: The 19th International Conference on Magnetism with Strongly correlated Electron Systems
  • Place of Presentation: Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-12
• [Presentation] 面内スピンバルブ構造におけるスピン歳差運動のコヒーレンス (2012)
  • Author(s): 井土宏, 福間康裕, 大谷義近
  • Organizer: 日本物理学会第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学
  • Year and Date: 2012-03-25
• [Presentation] Enhanced spin accumulation in multiterminal lateral spin valves (2011)
  • Author(s): H.Idzuchi, Y.Fukuma, Y.Otani
  • Organizer: 56th Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • Place of Presentation: JW Marriot Desert Ridge, Scottsdale, USA
  • Year and Date: 2011-11-02
• [Presentation] 面内スピンバルブ構造におけるスピン蓄積偏極ベクトルの歳差運動制御 (2011)
  • Author(s): 井土宏, 福間康裕, 大谷義近
  • Organizer: 日本物理学会2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] Spin-flip mechanism in Ag nanowires (2011)
  • Author(s): H.Idzuchi, Y.Fukuma, L.Wang, Y.Otani
  • Organizer: International Magnetics Conference
  • Place of Presentation: Taipei International Convention Center, Taipei, Taiwan
  • Year and Date: 2011-04-26