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Reciprocal accumulation of spins and charges in rare earth hydride bipolar conductors

Research Project

Project/Area Number 15K04648
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Applied materials
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

SAKAI Masamichi  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40192588)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 長谷川 繁彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha) AWANO Hiroyuki  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40571675)
Research Collaborator KUROKAWA Yuichiro  
KITAJIMA Akira  
HIGUCHI Koji  
NAKAMURA Osamu  
HANAJIRI Tatsuro  
NAKAJIMA Yoshikata  
TOKUDA Masahide  
FUJII Yasuhiko  
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsスピントロニクス / スピン軌道相互作用 / 両極性伝導 / 水素吸蔵体YH2 / スピン流の自律モード / スピン蓄積 / 電荷蓄積 / 共鳴ホール効果 / バイポーラ伝導 / 電流スピン偏極 / 異常ホール効果
Outline of Final Research Achievements

We have proposed a new type of the Hall effect, the signal of which is amplified due to the generation of a sustaining mode of spin current. The conditions indispensable for the observation of the effect are (i) the presence of the transverse component of an effective electric field due to spin splitting in chemical potential in addition to the longitudinal component; (ii) the simultaneous presence of holes and electrons each having approximately the same characteristics; (iii) spin-polarized current injection from magnetized electrodes; (iv) the zero transverse current. The present model was experimentally verified by using van der Pauw-type Hall devices consisting of the nonmagnetic bipolar conductor YH2 and TbFeCo electrodes. Replacing Au electrodes with TbFeCo electrodes alters the Hall resistivity from the ordinary Hall effect to the anomalous Hall-like effect with an enhancement factor of approximately 50 at 4T, cosistent with the present model.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (32 results)

All 2018 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (25 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Resonant Hall effect under generation of a self-sustaining mode of spin current in nonmagnetic bipolar conductors with identical characters between holes and electrons2018

    • Author(s)
      Masamichi Sakai, Hiraku Takao, Tomoyoshi Matsunaga, Makoto Nishimagi, Keitaro Iizasa, Takahito Sakuraba, Koji Higuchi, Akira Kitajima, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura, Yuichiro Kurokawa, Hiroyuki Awano
    • Journal Title

      Japanese Journal of Appied Physics

      Volume: 57 Issue: 3 Pages: 033001-033001

    • DOI

      10.7567/jjap.57.033001

    • NAID

      210000148707

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    • Author(s)
      Ayato Takenouchi, Takashi Otomo, Kota Niwa, Masamichi Sakai, Yoshiaki Saito, Tomoyuki Kirigane, Masashi Kosaka, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 468 Pages: 701-704

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.11.091

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    • Author(s)
      Kosuke Yabuki, Hiroaki Hirama, Nobuhiko Aoki, Masamichi Sakai, Yoshiaki Saito, Koich Higuchi, Akira Kitajima, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 468 Pages: 714-717

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2016.10.001

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  • [Journal Article] Low-temperature and low-H2 pressure synthesis of hydride semiconductor YH3 using Pd/Ni co-capped YH2 film2016

    • Author(s)
      Kosuke Yabuki, Hiroaki Hirama, Masamichi Sakai, Yoshiaki Saito, Koichi Higuchi, Akira Kitajima, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 624 Pages: 175-180

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2017.01.025

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    • Author(s)
      Masamichi Sakai
    • Journal Title

      AIP ADVANCES

      Volume: 6 Issue: 6

    • DOI

      10.1063/1.4954808

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    • Author(s)
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      酒井 政道
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      酒井 政道、高尾 啓、松永 智善、西間木 誠、飯笹 圭太郎、樋口 宏二、北島 彰、長谷川 繁彦、黒川雄一郎、粟野 博之
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      日本物理学会第72回年次大会
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      大阪大学豊中キャンパス(大阪府、豊中市)
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      坂井 琢磨,竹之内 郁人,酒井 政道, 樋口 宏二,北島 彰, 長谷川 繁彦,中村 修
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
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      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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  • [Presentation] 強磁性体 TbFeCo を電極に用いた両極性伝導体 ScH2の 直流ホール効果測定2017

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      佐藤 枢, 西間木 誠, 飯笹 圭太郎, 酒井 政道, 樋口 宏二, 北島 彰, 大島 明博, 長谷川 繁彦, 黒川 雄一郎, 粟野 博之
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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      吉澤 輝,酒井 政道,矢吹 康佑,竹之内 郁人,中村 修,長谷川 繁彦
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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  • [Presentation] 両極性非磁性伝導体におけるスピン流モードの自律発生とホール抵抗の共鳴増大2017

    • Author(s)
      酒井 政道
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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  • [Presentation] 両極性非磁性伝導体RH2(R=Y, Sc)におけるスピン流の自律モード発生によるホール抵抗の共鳴的増大2017

    • Author(s)
      酒井政道、高尾 啓、松永智善、西間木 誠、飯笹圭太郎、桜庭琢士、樋口宏二、北島 彰、長谷川繁彦、黒川雄一郎、粟野博之
    • Organizer
      日本物理学会2017年秋季大会
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  • [Presentation] スピン流の自律モード発生によるホール抵抗の共鳴的増大2017

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      酒井政道、長谷川繁彦、中村 修、黒川雄一郎、粟野博之
    • Organizer
      日本磁気学会第34回MSJ光機能デバイス・材料専門研究会
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  • [Presentation] 従来の半導体と異なる技術を利用した不揮発型論理ゲート2016

    • Author(s)
      酒井 政道
    • Organizer
      イノベーションジャパン2106、JST大学見本市ゾーン、情報通信、I-08 プレゼンテーション、JP-05B2
    • Place of Presentation
      東京国際展示場(東京都、江東区)
    • Year and Date
      2016-08-26
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  • [Presentation] Purification of commercial yttrium metal: Removal of fuorine2016

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      Ayato Takenouchi, Takashi Otomo, Kota Niwa, Masamichi Sakai, Yoshiaki Saito, Tomoyuki Kirigane, Masashi Kosaka, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
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      The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
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      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2016-08-11
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  • [Presentation] Fabrication of Sc and ScHx (x≒2) thin films and their magnetotransport characteristics2016

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      Makoto Nishimagi, Tomoyoshi Matsunaga, Masamichi Sakai, Keitaro Iizasa, Takahito Sakuraba, Koichi Higuchi, Akira Kitajima, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
    • Organizer
      18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2016-08-11
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  • [Presentation] Fabrication of YH3 thin film using Pd/Ni co-capping layer: Ni thickness effect2016

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      Kosuke Yabuki, Hiroaki Hirama, Nobuhiko Aoki, Masamichi Sakai, Yoshiaki Saito, Koich Higuchi, Akira Kitajima, Shigehiko Hasegawa, Osamu Nakamura
    • Organizer
      18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2016-08-09
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  • [Presentation] 低濃度水素を用いた Pd/Ni二層触媒付きY薄膜の水素化とそのギブス自由エネルギー評価2016

    • Author(s)
      矢吹康佑、青木信彦、酒井政道、松永智善、飯笹圭太郎、樋口宏二、北島彰、長谷川繁彦、中村 修
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会,20p-S323-4.
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都、目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-20
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  • [Presentation] TbFeCo/RH2(R=Y, Sc)のスピン注入時における磁気電気伝導特性評価2016

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      西間木 誠、高尾 啓、松 智善、飯笹圭太郎、酒井政道、樋口宏二、北島彰、大島明博、長谷川繁彦、黒川雄一郎、粟野博之
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会,19p-P1-35.
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都、目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 分子線蒸着法によるGdH2薄膜の作製2016

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      竹之内郁人、坂井琢磨、酒井政道、樋口宏二、北島彰、長谷川繁彦、中村 修
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会,19p-P10-6.
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都、目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 異常ホール効果が誘起する巨視的電場の伝播方程式2016

    • Author(s)
      酒井政道
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会,19p-P1-38.
    • Place of Presentation
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都、目黒区)
    • Year and Date
      2016-03-19
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  • [Presentation] 外部磁場中のスピンホール効果(異常ホール効果)が誘起する巨視的電場・電流の空間分布と運動2015

    • Author(s)
      酒井政道
    • Organizer
      2015年日本物理学会秋季大会、17pCG-5.
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス(大阪府、吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-17
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  • [Presentation] TbFeCoを電極としたAu及びCuチャネルの磁気電気伝導特性2015

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      飯笹 圭太郎、西間木 誠、高尾 啓、松永智善、酒井政道、樋口宏二、北島 彰、大島明博、長谷川繁彦、兼平冬馬、粟野 博之
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会, 13p-PA1-10.
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] TbFeCo/YH2の実験的磁気電気伝導特性に対する回帰分析2015

    • Author(s)
      高尾 啓、松永智善、飯笹圭太郎、西間木 誠、酒井政道、樋口宏二、北島 彰、大島明博、長谷川繁彦、兼平冬馬、粟野 博之
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会,13p-PA1-7.
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] 外部磁場中の異常ホール効果が誘起する巨視的電場の伝播方程式2015

    • Author(s)
      酒井政道
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会,13p-PA1-9.
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場(愛知県、名古屋市)
    • Year and Date
      2015-09-13
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  • [Presentation] Cystal Field Superstoichometric Samarium Dihydride(SmH2+δ)2015

    • Author(s)
      Osamu Nakamura, Masamichi Sakai, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko
    • Organizer
      20 th International Conference on Magnetism
    • Place of Presentation
      Barcelona,Spain
    • Year and Date
      2015-07-07
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    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 埼玉大学工学部機能材料工学科酒井研究室

    • URL

      http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/sakai/

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    • Inventor(s)
      中村修, 酒井政道, 坂井琢磨, 吉澤輝, 花尻達郎, 中島義賢
    • Industrial Property Rights Holder
      中村修, 酒井政道, 坂井琢磨, 吉澤輝, 花尻達郎, 中島義賢
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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