Demonstration of the superconducting Edelstein effect using atomic-layer crystals
| Project/Area Number |
20K20904
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 13:Condensed matter physics and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
UCHIHASHI Takashi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (90354331)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 超伝導 / スピントロニクス / 原子層結晶 |
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| Outline of Research at the Start |
ラシュバ型SOCを有する２次元電子系ではスピンと運動量の方向はロックされるため、電流を面内に流すことでフェルミ面の中心位置がシフトすると、系全体ではスピンが蓄積し、スピン流を形成する（エーデルシュタイン効果）。本質的に同じ現象は従来型のs波超伝導体に対しても起こることが理論的に予言されており、本研究ではこのような超伝導エーデルシュタイン効果を世界に先駆けて実証する。従来の研究の妨げになってきた表面界面での結晶性の乱れの問題を解決するため、本研究では原子１－２個程度の厚さの２次元超伝導体結晶に注目する。超高真空環境においてエーデルシュタイン効果の観測を行い、スピン偏極率の最大値を実験的に求める。
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| Outline of Final Research Achievements |
A detailed analysis was performed on the spin-orbit locking phenomenon that is the premise of the Edelstein effect regarding indium atomic layers. Since the spin scattering time obtained from the in-plane critical magnetic field and the electron elastic scattering time obtained from the sample conductivity are almost equal, it is understood that the dynamic spin-orbit locking effect with spin inversion plays an essential role in this system. discovered. This is a completely different mechanism from the static spin-orbit locking effect expected by the conventional theory. In addition, we succeeded in producing a fine conduction channel with a width of 10 um made from an atomic layer. We also developed an instrument that enables both STM measurement and electrical conduction measurement, which can operate at the lowest temperature of 0.4 K and under the maximum applied magnetic field of 9 T.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
ラシュバ型スピン軌道相互作用をもつ２次元超伝導体の面内臨界磁場は通常のパウリ限界を大きく超えることが、研究代表者の研究によって明らかにされていたが、その詳細な機構は未解明だった。今回スピン運動量ロッキングの動的な効果により時間反転対称性を保持したままスピン反転率が異常に増大することがその原因であることを明らかにした。この性質は、近年注目されている原子層厚さの２次元超伝導体の特徴的な性質の一つとして理解できる。原子層超伝導体は強い磁場や磁気相互作用と共存できるため、将来量子機能性材料として応用されることが期待できる。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
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[Journal Article] Orbital angular momentum induced spin polarization of 2D metallic bands2020
Author(s)
Takahiro Kobayashi, Yoshitaka Nakata, Koichiro Yaji, Tatsuya Shishidou, Daniel Agterberg, Shunsuke Yoshizawa, Fumio Komori, Shik Shin, Michael Weinert, Takashi Uchihashi, and Kazuyuki Sakamoto
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 125
Issue: 17
Pages: 176401-176401
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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