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絶縁体スピンゼーベック素子におけるスピン流生成の微視的検証と界面スピン状態の解明

Publicly Offered Research

Project AreaFrontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope
Project/Area Number 24108509
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionJapan Atomic Energy Agency

Principal Investigator

伊藤 孝  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (10455280)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2014-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2012: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Keywords量子ビーム科学 / スピントロニクス / 不純物物性 / スピンエレクトロニクス
Research Abstract

(1)イットリウム鉄ガーネット(YIG)におけるスピンゼーベック効果のバルクμSRによる微視的検証
YIGにおけるスピンゼーベック効果を微視的な観点から検証するために、YIG単結晶試料に温度勾配を印加し、運動エネルギー4MeVの正ミュオンを用いてバルクμSR測定を行った。ミュオンがYIGの格子間に静止していると見なせる低温環境下(60K以下)において、最大3.3K/mmの温度勾配を試料に印加し、マグノンの励起に起因するミュオンスピン縦緩和を縦磁場0.1 Tのもとで測定した。しかし、いずれの条件においてもミュオンスピン縦緩和率に有意な差は見られず、スピン流(マグノンの流れ)を直接検出することはできなかった。以上の実験結果の一部は論文(JPS Conf. Proc. 2 (2014) 010209)に報告されている。
(2)超低速ミュオンによるスピントロニクス薄膜材料研究のための基礎研究
J-PARCハドロン実験施設における放射性物質漏洩事故等の影響により超低速ミュオンビームラインの整備に遅れが出たため、研究期間内に超低速ミュオンの供給を受けることができなくなった。そこで、今後の超低速ミュオンを用いたスピントロニクス薄膜材料の研究に備え、薄膜用基板として広く用いられている酸化物単結晶におけるμSR信号(バックグラウンド)の測定を行った。これにより、一連の酸化物単結晶基板に対してミュオンスピン緩和率の温度依存性等の基礎データを得ることができた。また、その過程において、誘電材料BaTiO3中のミュオニウム(水素の疑似同位体)が浅いドナー準位を形成することを発見したので、論文(Appl. Phys. Lett. 103 (2013) 042905)にまとめ報告した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2014 2013 2012 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 2 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Local Magnetic Field and Positive Muon Diffusion in Yttrium Iron Garnet2014

    • Author(s)
      Takashi. U. Ito, Wataru Higemoto, and Hubertus Luetkens
    • Journal Title

      JPS Conf. Proc.

      Volume: 2 Pages: 10209-10209

    • DOI

      10.7566/jpscp.2.010209

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Online full two-dimentional imaging of pulsed muon beams at J-PARC MUSE using a gated image intensifier2014

    • Author(s)
      T. U. Ito, A. Toyoda, W. Higemoto, M. Tajima, Y. Matsuda, K. Shimomura
    • Journal Title

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      Volume: vol. 754 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.nima.2014.04.014

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Shallow donor level associated with hydrogen impurities in undoped BaTiO32013

    • Author(s)
      T. U. Ito, W. Higemoto, T. D. Matsuda, A. Koda, and K. Shimomura
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 103 Issue: 4 Pages: 42905-42905

    • DOI

      10.1063/1.4812348

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 絶縁体スピンゼーベック素子におけるスピン流生成の微視的検証と界面スピン状態の解明2012

    • Author(s)
      伊藤孝
    • Journal Title

      日本中間子科学会紙「めそん」

      Volume: 36 Pages: 36-39

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] ミュオンスピン回転法による物性研究の最前線2013

    • Author(s)
      伊藤孝
    • Organizer
      第2回西川シンポジウム
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2013-03-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 超低速ミュオンによる熱スピントロニクスデバイスの研究2012

    • Author(s)
      伊藤孝
    • Organizer
      新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡」第2回領域会議
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2012-08-31
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Pilot Experiment for Microscopic Detection of Spin-wave Spin Current in Yttrium Iron Garnet Generated by the Spin-Seebeck Effect

    • Author(s)
      T.U. Ito and W. Higemoto
    • Organizer
      International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon (USM2013)
    • Place of Presentation
      Kunibiki Messe (Matsue)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] ミュオンで探るペロフスカイト型酸化物中の不純物水素の電子状態

    • Author(s)
      伊藤孝
    • Organizer
      物構研サイエンスフェスタ2013
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] μSR法で探るペロブスカイト酸化物中の不純物水素状態

    • Author(s)
      伊藤孝,髭本亘,幸田章宏,西山樟生,下村浩一郎
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学
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      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] セラミックコンデンサ中の水素不純物が絶縁劣化を引き起こすメカニズムを解明

    • URL

      http://www.jaea.go.jp/02/press2013/p13072201/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Remarks] セラミックコンデンサ中の水素不純物が絶縁劣化を引き起こすメカニズムを解明

    • URL

      http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20130722150000/

    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-05-15   Modified: 2019-07-29  

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