| Project/Area Number |
19J20150
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
鈴木 将太 大阪大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | らせん磁性 / 原子層物質 / 純スピン流 / スピンホール効果 / スピントロニクス / スピン流 / ナノデバイス / カイラル磁性体 / 反強磁性体 / 銅酸化物高温超伝導体 / 原子層接合系 |
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| Outline of Research at the Start |
グラファイト（黒鉛）は炭素原子が作る蜂の巣格子が積み重なった構造をとり、その一原子層をグラフェンと呼ぶ。グラフェンのように層状の結晶構造を持つ物質は、3次元的な物質では見られない物性を示すことから注目されている。そのような層状物質の中でも、極めて高い温度で超伝導（電気抵抗がゼロになる現象）を示す高温超伝導体について、ナノスケールのデバイスを作製し、原子層薄膜の電気伝導特性を測定する。
さらに、超伝導と電子の磁気的な性質を組み合わせることで、新たな磁気センサの開発や、超伝導の起源に迫ることを目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
電子は電荷とスピンの二つの自由度を持ち、スピンの流れであるスピン流はスピンホール効果により電流と相互変換される。近年、様々な磁性体でスピンホール効果が観測されており、磁気ゆらぎによってスピンホール信号が変調を受けることが報告されている。このことは、スピン流が物質の磁気構造を観測する手法として有効であることを示唆している。筆者らは、前年度までで、スピンがらせん上に配列する特殊な磁性体（らせん磁性体）CrNb3S6を膜厚が数十nmの薄膜に加工し、スピン流-電流変換信号を測定した。その結果、磁気転移温度である130 Kで信号の極大を観測した。また、らせんを1ピッチ未満しか含まない膜厚50 nm以下の薄膜と1ピッチ以上含む膜厚70 nm程度の2種類の素子において面内スピンバルブ測定を行い、膜厚によって異なる磁化反転を観測した。このように、スピン流が磁気ゆらぎと表面磁化を敏感に検出できるプローブであることを示す結果が得られた。本年度は、これらの結果を定量的に評価し、理論的な考察を試みた。まず初めに、非局所スピンバルブ測定を行い、CrNb3S6のスピン拡散長を導出した。すると、スピン緩和の機構が不純物・フォノン散乱によるものが支配的であることを示す結果を得た。次に、得られたスピン拡散長を用いてスピン流-電流変換効率であるスピンホール角を求めた。その結果、CrNb3S6では元々-1%程度であるNbのスピンホール角に重畳する形で、正のスピンゆらぎ信号が加わっていることが示された。さらに、薄膜に含まれるらせんのピッチ数によって磁化反転の仕方が異なる理由について考察を行い、らせん磁性体全体の正味の磁化と表面磁化の競合によって、表面磁化が磁場に対してねじれる可能性を提案した。このように、らせん磁性体の磁気構造について、スピン輸送測定という従来とは異なる手法を用いることで新たな知見が得られている。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
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[Presentation] カイラル磁性体CrNb3S6におけるスピン輸送測定2021
Author(s)
鈴木将太, 佐々木壱晟, 太田智陽, 川原遼馬, 谷口祐紀, 荒川智紀, 乾皓人, 島本雄介, 高阪勇輔, 戸川欣彦, 小林研介, 新見康洋
Organizer
日本物理学会 第76回年次大会
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