High-efficient spin-charge conversion originating from real-space Berry phase of topological spin structures
| Project/Area Number |
19K14667
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | The University of Tokyo (2020)
Institute of Physical and Chemical Research (2019) |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | スピントロニクス / スキルミオン / ベリー位相 / スピンホール効果 / トポロジー / スピン電荷変換 |
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| Outline of Research at the Start |
スピンと電荷の相互変換を用いた革新的デバイスや高効率エネルギー変換の実現が期待されている。そのためには安価で高効率なスピンと電荷の相互変換の実現が必要である。一方で従来の高効率スピン電荷変換は、運動量空間ベリー位相などといったバンド構造に基づく機構が主流であり、これらの機構には白金などの高価な元素が必要である。本研究では、高価な元素がなくても巨大な実空間でのベリー位相の起源になりうることが近年明らかになた「スキルミオン」と呼ばれるトポロジカルスピン構造に着目する。そして実空間ベリー位相を用いた高効率で安価なスピン電荷変換機能の実現に向けた基礎原理の確立を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
Berry phase originating from real-space spin structures gives rise to various unique phenomena. In this study, we have investigated the spin-charge conversion phenomena related to real space Berry phase arising from topological spin structures.
We succeeded in the spin-charge conversion in magnets hosting skyrmions. Then, to further deepen our understanding of these results, we have investigated spin-charge conversion phenomena in a system with broken time-reversal symmetry. In addition, we also explored a novel method for the skyrmion creation and novel transport phenomena associated with the real-space Berry phase.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により、スピン構造による実空間ベリー位相によって生じる輸送現象・スピン電荷変換現象への理解が深まったといえる。ベリー位相に関連した物理現象を開拓しその起源を解明していくことで、次世代のエレクトロニクスの発展へつながっていくことが期待される。また、スキルミオンは次世代メモリへの応用が期待されているため、その新たな制御方法を開拓できたことは、スキルミオンの応用へつながることが期待される。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
