2020 Fiscal Year Annual Research Report
ESR誘起電流による有機素子の新規スピンプローブ技術の開拓
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17H03135
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
鐘本 勝一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40336756)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピン流 / 逆スピンホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで電子スピン共鳴(ESR)時に誘起される電流（ESR誘起電流）が、新規スピン物性の開拓や量子情報のプローブ技術の開発などに応用され、その潜在性に世界的な注目が集まっている。本年度は、ESR誘起電流の延長として、強磁性体を含んだ金属二層薄膜素子における強磁性共鳴（FMR）時に発生する起電力の特性について重点的に研究を行った。FMR遷移を行うことでスピン流が発生し、逆スピンホール効果から電流が発生し、起電力生成に至る。この現象はスピン励起のエネルギーがスピン流として伝搬し、起電力を与える電力が発生するため、一種のスピン流を介したエネルギー伝達と見ることができる。その伝達機構を調べる一環として、まず、FMRによる吸収量の絶対計測が可能なアンテナプローブ計測系を開発し、実際に絶対量の計測に成功した。次に、金属層を伝搬した際の電力伝達効率をFMRの線幅から推定する方式を開発した。さらには、逆スピンホール効果を介して最終的に発生する電力量を計算した。その一連の計測により、電力伝達の効率を総合的に計算できる手法を実現し、特許としての申請を行った。その電力伝達においては、金属二層間の界面にて効率の低下が顕著であると推定された。それに加えて、電力伝播においては、入射マイクロ波の電力の二乗に比例して出力が増加することを発見した。それは、スピン流が励起状態の伝搬を介することが原因であることがわかった。つまり、スピン流にまつわる伝搬現象に共通した性質であると言え、今後のスピン流の応用展開に貢献できると期待される。以上に加えて、有機半導体と金属強磁性層との界面におけるスピン流の伝送についても調べた。その結果、強磁性スピンと有機半導体の常磁性スピン間で相互作用が存在することを明らかにできた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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