2016 Fiscal Year Annual Research Report
Semiconductor spincurrentronics
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16H06330
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
白石 誠司 京都大学, 工学研究科, 教授 (30397682)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学研究科, 助教 (50618361)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | スピンカレント / 半導体 / 低次元系 / スピン緩和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究開始初年度は、ブロードバンドFMR法を用いた半導体中のスピンカレント輸送物性を精査するための測定系と強磁性体/半導体接合デバイス作製のための成長装置の立ち上げを行い、研究を円滑に推進するためのインフラの整備をと行った。
研究面では、酸化物絶縁体界面(LaAlO/SrTiO)で誘起される２次元電子系への室温スピン注入とスピン輸送を様々な実験的・理論的アプローチから精査し、確実に室温でスピン注入されスピン輸送が実現されていること、そのスピン拡散長が300nm程度であることを明らかにできた。この成果はNature Materials誌に掲載され、プレス発表も行った（京都新聞などで掲載）。この系では大きなRashba場によりスピン緩和が促進される、というのが従来の理解であったが、この成果は従来の常識を打ち破る革新的なものである。背景にある物理は電子の移動度の高さやスピン緩和機構が想定されたものと異なることなどがあると予想されている。これについては今後、別の系などでも研究を進めることで明らかにしていく。
また上記の酸化物スピンカレント研究のby-productとして、不純物濃度の異なるSiバルク結晶と強磁性金属(NiFe)接合系でブロードバンドFMRによるSi中のスピン緩和の定量的比較をNiFeのGilbert damping定数の変調から見積もることに成功した(Applied Physics Letters誌査読中）。これは多様な半導体系で適用可能な手法であり、今後発展させていく余地のある新手法である。他にもスピンカレント変換機構として近年注目されるRashba-Edelstein効果について、モデル系であるBi/Ag系で定量的な効果の強さを評価し、半導体系における同様の効果を理解するための素地を整えた。
以上のように研究開始当初に宣言した初年度の研究目標は全て円滑に達成した。
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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
研究実績でも述べたように、酸化物スピンカレントロニクス、という新研究領域を創成できる、従来の常識を打ち破る成果を発信し、高IF誌に掲載できたことは非常に重要である。また今後の研究を推進していく上で１つの軸となる実験手法を確立し、既に論文にできるところまで発展させられた。以上のように本研究は、開始当初に宣言した目標を順調に達成している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きブロードバンドFMR法を用いた測定手法を用いて、多様な半導体におけるスピンカレント輸送物性を評価していく。特にSiCや、GaAs/AlGaAs２次元電子系、遷移金属ダイカルコゲナイドなどに着目して研究を進める。
また２年目には人工ナノ構造作製のための装置を購入・立ち上げを行うことを予定しているので、遅れのないように立ち上げを行っていく。これによって３年目以降のスピンカレントを用いた演算デバイスの作製を円滑に進められるように配慮する。
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| Remarks |
(1)のウェブサイトはまずは初年度ということ、研究目的などの紹介のみのために立ち上げたページである。今後初年度の成果の紹介など、順次内容をアップデートし充実させてゆく予定。(2)は京都大学よりプレス発表した際のサイト。(3)は共同研究先のドイツのグループから行ったプレス発表のサイト。
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