Research Project
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
情報媒体として従来利用されてきた電子は「電荷」と「スピン」の2つの自由度を持つが、電荷の流れである電流を利用する場合にはジュール熱の発生に伴うエネルギー散逸が大きな問題となる。そこで現在、電流の代わりにスピンの流れであるスピン流を使用するデバイスの開発がなされている。しかし、スピン流は保存流でなく距離に応じて散逸していく特性を持っているため、スピン散逸の少ない新たなスピン流伝導機構の提案が求められている。近年、理論研究において反強磁性体中でスピン超流動とよばれるスピン流が長距離にわたって伝搬する現象が報告されている。本研究ではこのスピン超流動を実験的に観測することを目的とする。
本年度は昨年度から引き続いてスピン流の重要な性質であるスピン拡散現象を測定する手段として、スピンポンピング法に着目して実験を行いました。まず、白金薄膜におけるスピンホール効果の結晶配向性の調査を行いました。その結果、白金薄膜におけるスピンホール効果の大きさは電流方向ではなく、スピン流方向に強く依存することを実験的に報告しました。この結果の重要な点は強磁性体／白金二層膜におけるミキシングコンダクタンスを考慮したことです。これにより、二層膜全体のスピントルクから白金層におけるスピンホール効果の成分のみを取り出すことに成功しました。また、この実験結果は従来の理論予測とは異なるものであり、強く関心を惹くものとなっています。次に、反強磁性体酸化ニッケルにおけるスピン拡散長の結晶配向依存性ついての調査を行いました。酸化ニッケルにおいて、ある特定の結晶面を伝搬するスピン流のみが従来よりも格段に長いスピン拡散長を有することを明らかにしました。この研究成果はスピン超流動の対称性と一致しているので、反強磁性体中におけるスピン超流動の可能性を示唆するものとなっています。しかし、この手法でスピン超流動を特定することは素子製膜の観点において困難であるため、別の素子構造で同様の現象を検出する必要があります。そこで、スピン流の伝搬方向を面直方向から面内方向へと変えた素子構造におけるスピン超流動の検出の実験にも取り組みました。また、以上の結果をまとめ２報の論文として報告しました。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
All 2022 2021 2020 2019
All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results, Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)
Applied Physics Letters
Volume: 120 Issue: 7 Pages: 072406-072406
10.1063/5.0078688
Journal of the Magnetics Society of Japan
Volume: 45 Issue: 1 Pages: 1-5
10.3379/msjmag.2101L002
130007965463
Applied Physics Express
Volume: 14 Issue: 12 Pages: 123001-123001
10.35848/1882-0786/ac3575
Volume: 13 Issue: 7 Pages: 073001-073001
10.35848/1882-0786/ab9876
Volume: 116 Issue: 2 Pages: 022408-022408
10.1063/1.5128241
130008157782
Volume: 12 Issue: 9 Pages: 093001-093001
10.7567/1882-0786/ab33d5
210000156781
