2023 Fiscal Year Annual Research Report
Novel colossal interface response induced by super orbital splitting
| Project Area | Novel colossal interface response induced by super orbital splitting |
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| Project/Area Number |
23H03801
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (20401143)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
永沼 博 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (60434023)
佐藤 幸生 熊本大学, 半導体・デジタル研究教育機構, 教授 (80581991)
福島 鉄也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究チーム長 (00506892)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | 超軌道分裂 / 酸化物ヘテロ界面 / マルチフェロイクス / 電子顕微鏡 / 多階層連結シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本領域研究は、様々な異種材料界面を用いて、微小外場による新奇の巨大応答を実現することを目的としている。また、その目的における基礎概念となることが期待される「超軌道分裂科学」に基づく固体界面物理分野の創成を目的としている。研究班は、A01新機能創出班、A02微細構造計測班、A03機能設計理論班から成り立っている。X00総括班は、班間の共同研究を促進し、研究会等の開催、研究成果の外部発信などを行う。領域メンバーにより従来から続いている年2回の研究会に加え年2回の領域会議を行う。各班の連携具合を常時把握し共同研究がスムーズに行われていることを常時確認する。班間や国内外研究グループとの有機的な結びつきを強固なものとし、最終目標の達成を目指す。
2023度は、領域の立ち上げ、領域アドバイザーの選定、メーリングリストの整備、ウェブサイトの作成、ニュースレターの作成、キックオフシンポジウム（2023年9月）、公開成果報告会（2024年1月）、２回の領域会議(2023年6月、2024年3月)の開催を計画していた。すべて予定通りに実施することができた。キックオフシンポジウムと公開成果報告会では、本領域内にとどまらず様々な分野の研究者にもご参加頂けるように努め、分野の輪を広げる取り組みを進めた。実際に、キックオフシンポジウムおよび公開成果報告会は、応用物理学会「強的秩序とその操作に関わる研究会」と共催で開催した。キックオフシンポジウムには、学術変革領域研究Bに同時に採択された「細胞から環境水へと繋ぐスケール横断分析：マイクロ流体デバイスで挑む物質動態の調査」領域の一部メンバーにもご参加頂き、講演を行って頂いた。領域アドバイザーの先生方にもご出席頂いた。他の２回の領域会議では、領域研究メンバーのみで一歩踏み込んだ議論を行い、それぞれの研究をより深化させ、共同研究を促進することを目指した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
計画通りに順調に領域会議、公開キックオフシンポジウム、成果報告会を開催することができた。領域アドバイザーの先生方にもご出席頂き、アドバイスを頂く時間を設け、領域運営に反映させる体制を構築することができた。総括班の働き掛けによる共同研究も順調に進んでおり、A01班大矢グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループ、またA01班永沼グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究が着実に進んでおり、領域会議で共同研究内容に関する議論が進んでいる。2024年度にこれらの共同研究よる成果が得られると期待される。予想外の成果も次々と生まれている。A01班では、酸化物の超高品質界面を用いた高効率スピン注入と過去最高値である140%ものスピンバルブ比をもつスピントランジスタを実現することに成功し、Adv.Mater.誌に掲載するとともにプレスリリースを行った。A01班とA03班の共同研究により、L10-FePd規則合金エピタキシャル/グラフェン界面に埋もれた新しい構造・物性を表面敏感な高輝度軟X線を用いることにより明らかにすることに成功した。また、A01班とA03班が共同で、過去30年間謎であった強磁性半導体の抵抗率の温度依存性の特異な振る舞いを、第一原理計算を利用して解明することに成功し、APL Materials誌に論文が出版され、プレスリリースを行った。さらに、A01班とA03班が共同で、Fe/MgO電極を有するGeナノチャネルデバイスにおいて、25000%にもおよぶ大きな磁場で制御可能な抵抗スイッチ効果を実現することに成功し、第一原理計算を用いて理論モデルを構築した。本成果はAdv. Mater.に掲載され、プレスリリースを行った。受賞も多く、特にA02班の佐藤幸生教授がRichard M. Fulrath Awardを受賞している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、X00総括班は、班間の共同研究を促進し、研究会等の開催、研究成果の外部発信などを行う。各班の連携具合を常時把握し共同研究がスムーズに行われていることを常時確認する。班間や国内外研究グループとの有機的な結びつきを強固なものとし、最終目標の達成を目指す。2024年度も、2回の領域会議（2024年6月、2025年3月）と、拡大領域会議（9月）、成果報告会（1月）の年4回の研究会（領域会議）を開催する予定である。拡大領域会議および成果報告会は公開としており、応用物理学会「強的秩序とその操作に関わる研究会」との共催で開催する予定である。多くの参加者と交流する中で、研究を加速させていくことを目指す。領域アドバイザーの先生方にもご参加頂く予定である。一方、領域会議は領域内で行い、一歩踏み込んだ議論を行うことにより、それぞれの研究をより深化させ、領域内の共同研究を促進していく。
現在進行中のA01班大矢グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究、またA01班永沼グループとA02班佐藤グループおよびA03班福島グループの共同研究を引き続き進めていく。また、領域の新たな方向性の開拓に向けて、異分野の研究者との交流も進めていきたい。そのために、公開領域会議と成果報告会に様々な研究者を招聘して、講演して頂くことで交流を深め、新しい学術研究を開拓できればと考えている。
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[Journal Article] Colossal magnetoresistive switching (CMRS) induced by d0 ferromagnetism of MgO in a semiconductor nanochannel device with ferromagnetic Fe/MgO electrodes2024
Author(s)
S. Ohya, S. Tsuruoka, M. Kaneda, H. Shinya, T. Fukushima, T. Takeda, Y. Tadano, T. Endo, L. D. Anh, A. Masago, H. Katayama-Yoshida, and M. Tanaka
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Journal Title
Adv. Mater.
Volume: 36
Pages: 2307389
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Giant spin-valve effect in planar spin devices using an artificial implemented nanolength Mott-insulator region2023
Author(s)
T. Endo, S. Tsuruoka, Y. Tadano, S. Kaneta-Takada, Y. Seki, M. Kobayashi, L. D. Anh, M. Seki, H. Tabata, M. Tanaka, and S. Ohya
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Journal Title
Adv. Mater.
Volume: 35
Pages: 2300110
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Twist pz orbital and spin moment of wavy-graphene/L10-FePd moir? interface2023
Author(s)
Hiroshi Naganuma, Mitsuharu Uemoto, Hayato Adachi, Hikari Shinya, I. Mochizuki, Masaki Kobayashi, Akihiko Hirata, Bruno Dlubak, Tomoya Ono, Pierre Seneor, John Robertson, and Kenta Amemiya
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Journal Title
The Journal of Physical Chemistry C
Volume: 127
Pages: 11481-11489
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Giant spin-valve effect and gate modulation in nano-channel oxide devices made using metal-insulator transition2024
Author(s)
Tatsuro Endo, Shun Tsuruoka, Yuriko Tadano, Shingo Kaneta-Takada, Yuichi Seki, Masaki Kobayashi, Le Duc Anh, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
学術変革B 超軌道分裂による新奇巨大界面応答 第２回成果報告会
Invited
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[Presentation] Giant spin-valve effect and FET operation in nano-channel oxide devices made using metal-insulator transition2023
Author(s)
Tatsuro Endo, Shun Tsuruoka, Yuriko Tadano, Shingo Kaneta-Takada, Yuichi Seki, Masaki Kobayashi, Le Duc Anh, Munetoshi Seki, Hitoshi Tabata, Masaaki Tanaka, and Shinobu Ohya
Organizer
29th International Workshop on Oxide Electronics (iWOE-29)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Giant spin-valve-like behavior induced by magnetic-field-controlled resistive switching in an Fe/MgO/Ge-based two-terminal device2023
Author(s)
Masaya Kaneda, Shun Tsuruoka, Tatsuro Endo, Takahito Takeda, Yuriko Tadano, Tetsuya Fukushima, Hikari Shinya, Akira Masago, Masaaki Tanaka, Hiroshi Katayama-Yoshida, and Shinobu Ohya
Organizer
2023 Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM)
Int'l Joint Research
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