2017 Fiscal Year Annual Research Report
半導体表面・界面におけるスピン輸送エンジニアリング
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16H06089
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (50618361)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / スピン流 / スピントロニクス / 表面状態 / 半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究のテーマとしているのは（A)半導体の表面層（反転層），（B)二次元電子系，（C)トポロジカル絶縁体の表面状態におけるスピン流輸送技術の確立，およびスピン流輸送物性の解明である．
今年度は昨今注目を集めている（C)トポロジカル表面状態のスピン輸送特性の評価を中心に研究を行った．単結晶トポロジカル絶縁体をスコッチテープ法を用いて薄片化し，熱酸化シリコン基板上に固定した．その後，トポロジカル絶縁体と銅ベースの金属スピンバルブを接合したデバイスを作製した．当該技術には光学顕微鏡を用いた100nm程度の位置精度での作製技術が必要であるが，独自の作製プロセスを確立し，高精度で作製することに成功した．測定では金属スピンバルブの強磁性体金属（ニッケル鉄合金）から銅チャネルに直流電流を流すことにより，銅チャネル中にスピン蓄積を生成した．更に蓄積したスピンの一部をトポロジカル絶縁体に吸収させることにより，トポロジカル表面状態中のスピン寿命やスピン電流変換効率を正確に評価する手法を確立した．銅チャネル中に残留するスピン蓄積の量はトポロジカル絶縁体を接合することにより著しく低下し，トポロジカル絶縁体中にスピンが注入されていることが明らかとなった．またこの時にトポロジカル絶縁体中には電流が生成されていることも明らかとなった．更にスピン流から電流への変換および電流からスピン流への変換の効率は相反性が成り立つことも確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
各項目（A)半導体，（B)二次元電子ガス，（C)トポロジカル絶縁体の進捗状況にばらつきはあるが，昨年度は（B)についてよい結果が得られ，今年度，Nature Materials誌に掲載されるに至った．今年度は（C)についてよい結果が得られ，複数の論文を執筆中である．平均すると当初の予定通りの実績（論文の質量など）が得られており，客観的に見て順調を言えると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
(c)トポロジカル絶縁体については現在も多くの成果が出ている状況であるので積極的に推進していく．複数の論文の出版を目指す．また（A)半導体の反転層については少し研究が遅れているので最終年度に注力し成果を出していく予定である．
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Research Products
(5 results)
