2020 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical study of spin-phonon control in transition metal dichalcogenides
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19K05201
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
植田 暁子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (70453537)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 遷移金属ダイカルコゲナイド / 2次元層状物質 / スピン・フォノン相関 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遷移金属ダイカルコゲナイド単層膜において、スピン・フォノン相関が電気的特性、磁気的特性に与える影響を理論的に研究している。また、フォノン・スピン相関を利用した新原理デバイスの提案を目指している。今年度は以下のような研究を行なった。
(1)二硫化モリブデンの磁気特性： スピン・フォノン相互作用が磁気特性に与える影響を議論した。ケルディッシュグリーン関数法とMori-Kawasaki formulaを用いてスピン帯磁率を計算した。スピン緩和を起こす機構として、スピン緩和としてElliot-Yaffet (EY)相互作用とD’yakonov-Perel’ (DP) 相互作用を考慮し、電子格子相互作用も取り入れて、スピン・フォノン相関とスピン帯磁率との関係を考察した。また、Elliot-Yaffet (EY)相互作用とD’yakonov-Perel’ (DP) 相互作用のどちらが支配的かを議論した。本研究成果を二硫化モリブデンのスピン状態を電子スピン共鳴 を用いて計測した研究成果とともにCommunication materialsに掲載した。
(2)二次元半導体デバイスにおけるデバイ長とポテンシャルを理論的に議論した。酸化膜中の2次元半導体のポテンシャルの解析解を求め、酸化膜の厚さ、2次元層状膜の厚さとデバイ長の関係を考察した。本研究の成果をJournal of Applied Physicsに掲載した。 現在、本研究の解析解を用いて、スピン緩和、フォノン緩和のデバイス構造依存性を議論した。
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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
遷移金属ダイカルコゲナイドのスピン・フォノン相関の電気的、磁気的特性への影響を順調に明らかにしており、スピン・フォノン相関を用いた新原理デバイスを提案するための準備ができている。また、新規デバイス設計のためのデバイスシミュレータの開発を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度まではスピン・フォノン相関を用いた新原理デバイスを考案するための物性解明の基礎研究を行なってきた。スピン・フォノン相関に関する知見が溜まってきたため、来年度からは、スピン・フォノン変換を用い新原理デバイスの提案をスタートする。原理を提案するだけでなく、実際のデバイス構造まで提案するために、二次元層状物質用のデバイスシミュレータの開発をさらに進めていきたい。
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| Causes of Carryover |
予定していた学会への参加をキャンセルしたため。来年度の学会参加に利用したい。
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