2018 Fiscal Year Research-status Report
高効率スピン注入によるスピン偏極超伝導電流生成の実現
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17K14109
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
大西 紘平 九州大学, 理学研究院, 助教 (30722293)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超伝導体 / スピントロニクス / スピン注入 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、超伝導近接効果によりクーパー対が形成された非磁性体中へのスピン中を行い、それによるスピン偏極超伝導電流を実現することである。そのうち当該年度は、超伝導体中におけるスピン偏極クーパー対形成過程に関する知見を得るとともに、スピン偏極超伝導電流の観測を行う目的に集中して研究を推進した。具体的には、スピン偏極超伝導電流を用いて実験を行っているイギリスのグループと共同研究を行うことで、以下のような実験を行った。
1.スピン軌道相互作用を用いたスピン偏極超伝導電流の形成に着目し、強いスピン軌道相互作用による近接効果下にある超伝導体に対して、非局所スピン注入を試みた。これにより、その温度変化からスピン偏極超伝導電流の形成およびその観測が可能となり、スピン偏極クーパー対の形成に交換相互作用に加えてスピン軌道相互作用が有効であることが示せる。
2.強磁性金属多層膜において生成されたスピン偏極超伝導電流を用いてスピンバルブ測定を行うことにより、スピン偏極超伝導電流の観測を試みた。とくに面内構造に応用し、非局所測定と局所測定の比較を行うことにより、スピン偏極率の測定を目指した。
3.理論的な面から実現可能性を示すため、理論グループを含む他の研究グループとのディスカッションを積極に行った。その結果、非磁性対中に形成された磁性体クラスタへのスピン注入を用いるなど、スピン注入を実効的な交換相互作用として用いる以外の方法について、着想を得た。
また上記以外に、スピン注入による超伝導状態制御に関する研究についての論文を出版するとともに、招待講演・国際研究会を含めた発表を積極的に行った。
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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
当該年度は、より大きなスピン偏極エネルギーを誘起することにより、スピン偏極超伝導電流の生成を実現する予定であった。しかしながら、イギリスのグループとの共同研究のなかで、スピン軌道相互作用を用いた生成手法が有効であるとの考えに至り、研究を進めた。またスピン偏極超伝導電流の測定方法についても、強磁性金属の多層膜を用いて生成されたスピン偏極超伝導電流を非局所手法で測定することにより観測可能であることがわかってきた。
以上のことから、当初の予定とは異なる手法ではあるが、スピン注入によるスピン偏極超伝導電流の生成やそのスピン偏極率測定に向けて着実に研究を進めており、概ね順調に進んでいると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、先駆的な研究を行っているイギリスのグループとの共同研究を進めるとともに、研究代表者の有する非局所測定手法を駆使したスピン偏極超伝導電流の測定を目指す。とくに概要においても述べた非局所測定と局所測定の比較により、スピン偏極超伝導電流の明確な証拠を得ることができると考えている。本実験は、成膜は実績のあるイギリスのグループで行い、試料加工および測定を研究代表者の所属大学にて進める予定である。
また次年度が最終年度となるため、これまでの成果を論文にまとめるとともに、研究成果の国内外での発表をより積極的に行う予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度使用が生じた理由は、購入予定であった低ノイズ電流源およびナノボルトメータについて、共同研究先であるイギリスのグループで測定を行うことにより当該年度での購入の必要がなくなったためである。
また次年度において、これらの装置を研究代表者の所属する九州大学にも購入することで、最終年度における研究を加速させる計画である。
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