| Project/Area Number |
19K21961
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 21:Electrical and electronic engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
Le Duc Anh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
|
|---|
| Keywords | Fe系強磁性半導体 / 超高速磁化制御 / 強磁性量子井戸 / 波動関数制御法 / ポンプアンドプローブ法 / スピントロニクス / スピンダイナミック / 波動関数工学 / ポンプアンドプローブ / 強磁性半導体 / 量子効果 / スピンダイナミックス / スピントランジスタ |
|---|
| Outline of Research at the Start |
鉄系強磁性半導体 (In,Fe)Asの薄膜構造からなる量子井戸においてキャリアの2次元波動関数と強磁性層の重なりの変調により磁気特性を制御できる。この波動関数制御法は、i)キャリアの総数の変化を要しないこと、ii)キャリアの移動距離が量子井戸の幅の数nmで非常に短いことから、従来のキャパシタ効果による制御法より超高速かつ超低消費電力の磁化制御が期待できる。しかし、前の研究ではイオン液体による電気二重層の形成を用いたため、高速な制御の実証まで至っていない。本研究は(In,Fe)As量子井戸の個体トランジスタ構造を作製し、psオーダーの電気的な磁性制御の実証とそのスピンダイナミックの解明を行う。
|
| Outline of Final Research Achievements |
In this research, in order to realize an ultrafast control of magnetic properties of ferromagnets, we proposed and successfully demonstrated a new method by controlling the carrier wavefunction in low-dimensional ferromagnetic structures. In the demonstration experiment using a pump-and-probe method, we were able to induce a magnetization enhancement in an unprecedentedly short time scale of 600 fs in N-type ferromagnetic semiconductors (FMS) (In,Fe)As quantum wells, which was caused by the ultrafast changing of the electron wavefunctions upon the irradiation of a fs-pulse of the pumping laser. Furthermore, we developed some other low-dimensional ferromagnetic structures of Fe-doped FMSs such as ferromagnetic superlattices and quantum dots, to which the proposed ultrafast magnetization control method can possibly be applied. The realization of the world's fastest magnetization enhancement here promisingly leads to the next-generation of ultra-high-speed, low-consumption spin devices.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
次世代の電子デバイスは超高速と低消費電力が強く要求される中、電子のスピン自由度を活用スピンデバイスとスピンに基づいた情報処理が有力候補になりつつある。スピンデバイスの基本操作である磁化制御を如何により高速、低電力で実現できるかが大きな課題である。本萌芽研究ではその究極的な方法として低次元強磁性構造の波動関数制御法を提案し、現在の制御法より1000倍も速い世界最速の磁化増大制御の実証まで成功した。この新制御法がより広範囲で応用できれば次世代の超高速低消費スピンデバイスに繋がり現存の情報処理技術に革新的な進歩をもたらせると期待できる。
|
