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2008 Fiscal Year Annual Research Report

ナノ構造制御による高効率スピン源の探索と創製

Planned Research

Project AreaCreation and control of spin current
Project/Area Number 19048004
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

高梨 弘毅  Tohoku University, 金属材料研究所, 教授 (00187981)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三谷 誠司  東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (20250813)
水口 将輝  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50397759)
Keywords磁性 / スピンエレクトロニクス / ナノ材料 / スピン流 / スピン偏極 / ナノ構造 / ナノ粒子 / 磁気抵抗効果
Research Abstract

スピン流の創出と制御において、高偏極・高効率のスピン源の創製は最も重要な研究課題の一つである。100%の伝導電子スピン偏極を有するハーフメタルと呼ばれる物質群がスピン源として期待されているが、物質固有の性質に加えて、ナノ構造制御によって高偏極・高効率スピン源を創製できれば、その意義は極めて大きい。実際、ナノ構造化の典型例である磁性ナノ粒子や磁性超薄膜では、そのサイズ効果のためにスピンに依存した離散準位が形成され、高偏極・高効率スピン源となることが理論予測されている。更に、ナノ粒子では、スピン偏極電流を注入すると大きなスピン蓄積が生じ、その結果実効的なスピン偏極率が増幅されることが理論的に明らかになっている。そこで、今年度はMgO基板上に強磁性金属のナノ粒子をエピタキシャルに作製し、その磁気伝導特性とサイズ効果の関係を調べた。MgO基板上にCoのナノ粒子を蒸着することにより作製したグラニュラー薄膜の磁気輸送特性を測定した結果、Co膜厚1nmの試料において室温でトンネル磁気抵抗効果を観測することに成功した。これは、Coのナノ粒子がFeなどのナノ粒子と比較して、ある程度の粒子間隔を保持してエピタキシャル成長することを示しており、空間的に孤立したナノ粒子を形成しやすい系であることを示唆している。また、同じくMgO基板上にCrのナノ粒子を成長して面直方向の伝導特性を測定した結果、低温で単電子トンネル現象を確認することができた。強磁性ナノ粒子を利用した様々なスピンデバイスへの応用可能性が示され、来年度以降の応用展開への足がかりを得ることができた。

  • Research Products

    (20 results)

All 2009 2008

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Current-induced tunnel magnetoresistance clue to spin accumulation in Au nanoparticles2008

    • Author(s)
      S. Mitani, Y. Nogi, H. Wang, K. Yakushiji, F. Ernult and K. Takanashi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 92

      Pages: 152509-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High reinanent magnetization of Llo ordered FePt thin film on MgO/ (001) GaAs2008

    • Author(s)
      M. Kohda, A. Ohtsu, T. Seki, A. Fujita, J. Nitta, S. Mitani and K. Takanashi
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      Pages: 3269-327

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature dependence of the interface moments in Co_2MnSi thn films2008

    • Author(s)
      N. D. Telling, P. S. Keatley, L. R. Shelford, E. Arenholz, G. van der Laan, R. J. Hicken, Y. Sakuraba, S. Tsunegi, M. Oogane, Y. Ando, K. Takanashi, and T. Miyazaki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 92

      Pages: 192503-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tunnel magnetoresistance due to spin accumulation in nonmagnetic nanoparticles and its potential application2008

    • Author(s)
      S. Mitani and K. Takanashi
    • Journal Title

      Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 33

      Pages: 295-298

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nucleation-type magnetization reversal by spin-polarized current in perpendicular ly magnetized FePt layers2008

    • Author(s)
      T. Seki, S. Mitani and K. Takanashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B 77

      Pages: 214414-1-8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Large tunnel magnetoresistance in magnetic tunnel junctions using a Co_2MnSi H eusler alloy electrodes and a MgO barrier2008

    • Author(s)
      S. Tsunegi, Y. Sakuraba, M. Oogane, K. Takanashi and Y. Ando
    • Journal Title

      Applied Physics Letters 93

      Pages: 112506-1-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evidence of local magnetic moment formation in Co-based Heusler alloys2008

    • Author(s)
      N. D. Telling, R S. Keatley, G. van der Laan, R. J. Hicken, E, Arenholz, Y. Sakuraba, M. Oogane, Y. Ando, K. Takanashi, A. Sakuma, and T. Miyazaki
    • Journal Title

      Phys. Rev. B 78

      Pages: 184438-1-7

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Detection of an Infrared Magnetorefractive Effect From a Layered Fe/MgO/Fe M agnetic Tunnel Junction2008

    • Author(s)
      R. T. Mennicke, R. Berryman, J. A. D. Matthew, S. M. Thompson, K. Yakushiji, F. Ernult, S. Mitani and K. Takanashi
    • Journal Title

      IEEE Trans. Magn. 44

      Pages: 2566-2568

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biquadratic Exchange Coupling in Epitaxial Co_2MnSi/Cr/Fe Trilayers2008

    • Author(s)
      S. Bosu, Y. Sakuraba, K. Saito, H. Wang, S. Mitani and K. Takanashi
    • Journal Title

      IEEE Trans. Magn. 44

      Pages: 2620-2623

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 金属系における巨大スピンホール効果2008

    • Author(s)
      関剛斎, 三谷誠司, 高梨弘毅, 高橋三郎, 前川禎通
    • Journal Title

      固体物理 43

      Pages: 31-38

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 不純物を添加したAuにおけるスピンホール効果2009

    • Author(s)
      菅井勇、三谷誠司、高梨弘毅
    • Organizer
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • Place of Presentation
      茨城県、つくば市
    • Year and Date
      2009-04-01
  • [Presentation] 垂直磁化FePIを用いたスピンホール効果の研究2009

    • Author(s)
      K. Takanashi
    • Organizer
      日本磁気学会第24回スピンエレクトロニクス専門研究会
    • Place of Presentation
      愛知県名古屋市
    • Year and Date
      2009-01-16
  • [Presentation] Fabrication of two-dimensional assembly of well-isolated .epitaxial Co-nanonarticles on insulating lavers2008

    • Author(s)
      M. Mizuguchi, S. Mitani and K. Takanashi
    • Organizer
      53rd Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Austin, U.S.A.
    • Year and Date
      2008-11-14
  • [Presentation] Spin Hall and Nernst-Ettingshausen effects in lePt/Au lateral structures2008

    • Author(s)
      T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, I. Sugai, K. Takanashi, S_ Takanashi and S. Maekawa
    • Organizer
      53rd Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Austin, U.S.A
    • Year and Date
      2008-11-13
  • [Presentation] Mechanism of giant tunnel magnetoresistance in fullerenecobalt granular thin films2008

    • Author(s)
      I. Sugai, S. Sakai, S. Mitani, M. Mizuguchi, K. Takanashi, Y. Matsumoto, H. Naramoto, P.V. Avramov, S. Okayasu and Y. Maeda
    • Organizer
      53rd Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • Place of Presentation
      Austin, U.S.A.
    • Year and Date
      2008-11-12
  • [Presentation] ナノサイズ二次元ドット集合体の構造と磁気伝導特性の評価2008

    • Author(s)
      水口将輝、三谷誠司、高梨弘毅
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      岩手県盛岡市
    • Year and Date
      2008-09-22
  • [Presentation] C_<60->Coグラニュラー薄膜におけるトンネル磁気抵抗効果のバイアス電圧依存性と電流電圧特性の解析2008

    • Author(s)
      菅井勇、境誠司、三谷誠司、松本吉弘、高梨弘毅、楢本洋、P.Avramov、岡安悟、前田佳均
    • Organizer
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • Place of Presentation
      宮城県多賀城市
    • Year and Date
      2008-09-15
  • [Presentation] ナノサイズCo微粒子を含む二次元グラニュラー薄膜の伝導特性2008

    • Author(s)
      水口将輝、三谷誠司、高梨弘毅
    • Organizer
      第69回応用物理学学術講演会
    • Place of Presentation
      愛知県春日井市
    • Year and Date
      2008-09-02
  • [Presentation] Giant spin Hall effect in perpendicularly spin-polarized FePt/Au systems (invited)2008

    • Author(s)
      K. Takanashi, T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, S. Takahashi, H. Imamura, S. Maekawa and J. Nitta
    • Organizer
      Moscow International Symposium on Magnetism
    • Place of Presentation
      Moscow, Russia
    • Year and Date
      2008-06-21
  • [Presentation] Nanomagnetism and Spintronics in Ordered-Alloy Systems (invited)2008

    • Author(s)
      K. Takanashi
    • Organizer
      Peter Grunberg博士ノーベル賞受賞記念講演会
    • Place of Presentation
      宮城県仙台市
    • Year and Date
      2008-05-27

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Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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