• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Spin current generated by controlling the spatial inversion symmetry in atomic layer structures

Research Project

Project/Area Number 17K05484
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Condensed matter physics I
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

Akera Hiroshi  北海道大学, 工学研究院, 教授 (20184129)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴浦 秀勝  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10282683)
江上 喜幸  北海道大学, 工学研究院, 助教 (20397631)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywordsスピントロニクス / 原子層 / 原子鎖 / スピン流 / スピン偏極 / スピンフィルター / エーデルシュタイン効果 / スピンホール効果 / スピン分裂 / スピン緩和 / スピンエレクトロニクス
Outline of Final Research Achievements

When the spatial inversion symmetry is globally (or locally) broken in a system, the current through the system generates the global (or local) polarization of the spin angular momentum. Such current-induced spin polarization produces the spin current through an attached electrode. This work has shown that (1) an atomic chain along a helix gives the current-induced spin polarization which is largely modified by controlling the spatial inversion symmetry through the change in the curvature and the torsion of the helix, and that (2) in an atomic layer of group IV element, the current-induced spin polarization changes its direction with changing the electron density.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は、系の空間反転対称性と系に電流を流したときに発生するスピン偏極の関係をらせん状原子鎖と IV族原子層に対して解明したという基礎物理学上の意義をもつとともに、スピン流生成の効率向上のための指針という工学的意義をもつ。電流誘起スピン偏極から取り出されるスピン流はスピントロニクスにおいて磁化反転に用いられているので、電流誘起スピン偏極を増大させることができれば磁化反転の高速化につながり社会的にも波及効果が期待できる。

Report

(5 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (52 results)

All 2021 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (45 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Gate-Voltage-Induced Switching of the Spin-Relaxation Rate in a Triple-Quantum-Well Structure2020

    • Author(s)
      Iijima Tomonori、Akera Hiroshi
    • Journal Title

      Physical Review Applied

      Volume: 13 Issue: 6

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.13.064075

    • NAID

      120006880729

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suppressing effective magnetic field and spin-relaxation rate by tuning barrier compositions in a (111) quantum well2020

    • Author(s)
      Iijima Tomonori、Egami Yoshiyuki、Akera Hiroshi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 59 Issue: 10 Pages: 100901-100901

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb3d5

    • NAID

      120007147240

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] D'yakonov-Perel' spin relaxation in a bilayer with local structural inversion asymmetry2020

    • Author(s)
      Hayashida Kenji、Akera Hiroshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 101 Issue: 3 Pages: 035306-17

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.035306

    • NAID

      120006809285

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Antiparallel spin Hall current in a bilayer with skew scattering2019

    • Author(s)
      Ishikawa Toshiya、Akera Hiroshi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 100 Issue: 12 Pages: 125307-110

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.125307

    • NAID

      120006764190

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study on electron transport through Mn(dmit)2 molecular junction depending on relative angle between ligands2018

    • Author(s)
      Y. Egami and M. Taniguchi
    • Journal Title

      Jpn. J. App. Phys.

      Volume: 57 Issue: 2 Pages: 021601-021601

    • DOI

      10.7567/jjap.57.021601

    • NAID

      210000148590

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First-principles study on electron transport through BN-dimer embedded zigzag carbon nanotubes2017

    • Author(s)
      Y. Egami and H. Akera
    • Journal Title

      Physica E

      Volume: 88 Pages: 212-217

    • DOI

      10.1016/j.physe.2017.01.002

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Controlling Rashba spin-orbit interaction in quantum wells by adding symmetric potential2017

    • Author(s)
      Y. Egami and H. Akera
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 10 Issue: 6 Pages: 063007-063007

    • DOI

      10.7567/apex.10.063007

    • NAID

      120006470990

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] n型強磁性半導体量子井戸におけるp-d交換相互作用によるスピン軌道相互作用の理論2021

    • Author(s)
      林田健二, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 空間反転対称性が破れたⅣ族原子層における電流誘起スピン偏極2021

    • Author(s)
      大原浩平, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重量子井戸における反平行スピンホール流の交流応答2021

    • Author(s)
      石川俊也, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 三重障壁構造における電流誘起スピン偏極とスピン流2021

    • Author(s)
      鈴木雄太, 北川雄真, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] IV族原子層のツイスト積層構造におけるスピン流2021

    • Author(s)
      北川雄真, 鈴木雄太, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] s-dおよびp-d相互作用をもつ系におけるRashba型スピン軌道相互作用の理論2020

    • Author(s)
      林田健二, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] h-BN双晶界面に由来するHelical channels2020

    • Author(s)
      石川達也, 江上喜幸, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] IV族原子層積層構造におけるスピンホール流2020

    • Author(s)
      北川雄真, 鈴木雄太, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子層ヘテロ接合系における透過率のバレー依存性2020

    • Author(s)
      石川俊也, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 原子層フォスフォレンにおける電流誘起スピン偏極2020

    • Author(s)
      氏家勇, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] らせん状原子鎖における電流誘起スピン偏極とスピン偏極電流2020

    • Author(s)
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 空間反転対称性をもつ二重量子井戸構造におけるスピンホール流2020

    • Author(s)
      鈴木雄太, 北川雄真, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会秋季大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重量子井戸における電流誘起スピン偏極2020

    • Author(s)
      林田健二, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 螺旋状原子鎖におけるスピン偏極電流2020

    • Author(s)
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 第一原理計算に基づく空間反転対称性の破れたⅣ族原子層における電流誘起スピン偏極2020

    • Author(s)
      大原浩平, 江上喜幸, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 原子層面内ヘテロ構造におけるバレー依存伝導2020

    • Author(s)
      石川俊也, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会第75回年次大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] (111)非対称二重量子井戸におけるスピン緩和スイッチング2019

    • Author(s)
      飯島智徳, 江上喜幸, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 空間反転対称性が破れたスタネンにおける電流誘起スピン偏極2019

    • Author(s)
      大原浩平, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 曲率を持つ原子鎖における電流誘起スピン偏極とスピン偏極電流2019

    • Author(s)
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 歪を持つグラフェンhBN積層構造の電子状態2019

    • Author(s)
      石川達也, 明楽浩史, 江上喜幸
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] グラフェンの面内ヘテロ接合における透過率2019

    • Author(s)
      石川俊也, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 二重量子井戸における反平行スピンホール流2019

    • Author(s)
      石川俊也,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 螺旋状原子鎖における電流誘起スピン・軌道角運動量偏極2019

    • Author(s)
      乙戸良介,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 反平行有効磁場を持つ二重量子井戸における電流誘起スピン偏極2019

    • Author(s)
      加藤貴大,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] MAPbI3における温度効果を取り入れた励起子光吸収スペクトルの理論計算2019

    • Author(s)
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] フッ化グラフェンにおける電子輸送特性制御に関する第一原理研究2019

    • Author(s)
      江上喜幸, 工藤聖浩
    • Organizer
      日本物理学会 第74回年次大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Switching of the spin-relaxation rate in quantum well structures2018

    • Author(s)
      T. Iijima, Y. Egami and H. Akera
    • Organizer
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Extrinsic spin Hall effect and the Edelstein effect in double quantum wells2018

    • Author(s)
      T. Ishikawa, T. Kato and H. Akera
    • Organizer
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Current-induced spin polarization in a helical atomic chain2018

    • Author(s)
      R. Otsuto and H. Akera
    • Organizer
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Theoretical study on the exciton absorption spectrum in organic-inorganic tri-halide perovskites2018

    • Author(s)
      T. Yamamoto, K. Nishida, H. Suzuura, H. Akiyama, Y. Kanemitsu
    • Organizer
      34th International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] First-Principles Study on Electron Transport Properties of Halogenated Graphene2018

    • Author(s)
      Yoshiyuki Egami and Masahiro Kudo
    • Organizer
      21st Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN-21)
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二重量子井戸における外因性スピンホール効果の発現・消失のクロスオーバー2018

    • Author(s)
      石川俊也,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 二重量子井戸におけるスピン緩和率の層間トンネル効果による抑制2018

    • Author(s)
      林田健二,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 3次元巨大ラシュバ系における光学伝導度スペクトルの理論計算2018

    • Author(s)
      尾方幸博, 鈴浦秀勝
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ハロゲン化鉛ペロブスカイト半導体における励起子束縛状態の光吸収スペクトルについての理論的考察2018

    • Author(s)
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 二重量子井戸のRashbaスピン軌道相互作用による電流誘起スピン偏極2018

    • Author(s)
      加藤貴大、明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] InGaAs/AlGaAsSb量子井戸におけるRashbaスピン軌道相互作用の14バンドk・p計算2018

    • Author(s)
      江上喜幸,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 第1励起サブバンドを考慮した3重量子井戸におけるスピン緩和率の電場依存性2018

    • Author(s)
      飯島智徳,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 螺旋状原子鎖における電流誘起スピン偏極2018

    • Author(s)
      乙戸良介, 明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 二重量子井戸における外因性スピンホール効果2018

    • Author(s)
      石川俊也,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 第73回年次大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] Band-Offset Engineering for Control of the Spin Relaxation2017

    • Author(s)
      H. Akera, Y. Egami, and T. Iijima
    • Organizer
      SPINTECH IX
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electron Transport Properties of Organometallic Molecular Junction Depending on Relative Angle between Ligands2017

    • Author(s)
      Y. Egami and M. Taniguchi
    • Organizer
      20th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 複数サブバンドをもつ量子井戸における外因性スピンホール効果2017

    • Author(s)
      石川俊也,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 量子井戸の強束縛モデルにおけるRashbaスピン軌道相互作用の界面双極子による制御2017

    • Author(s)
      江上喜幸,明楽浩史
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 周波数依存した誘電率が励起子の束縛エネルギーと寿命に与える影響2017

    • Author(s)
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2022-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi