Theoretical study of spin-phonon control in transition metal dichalcogenides

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05201
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28020:Nanostructural physics-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Akiko Ueda 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)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 二次元層状物質 / 二硫化硫黄 / 電子格子相互作用 / ケルディッシュグリーン関数法 / スピン帯磁率 / スピン軌道相互作用 / スピン・フォノン相互作用

Outline of Final Research Achievements

We have theoretically studied transitional metal dichalcogenides (TMDCs) to achieve magnetic and electrical control of spins and phonons. We have considered MoS2 and studied the effect of spin-orbit interaction and electron-phonon interaction on the magnetic properties. We calculated the spin susceptibility using Keldysh-Green functions and succeeded in explaining the temperature dependence of the g-factor reported in experiments. In addition, we have developed the device simulator to design and propose novel devices using TMDCs.

Free Research Field

デバイス物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遷移ダイカルコゲナイド(TMDC)は、優れたゲート制御性によりショートチャネルを抑えて微細化することが可能であることから、ナノシート型の次のサブ10nmノードプロセスの候補として注目を浴びている。本研究は、最終的にフォノンやスピンの自由度の制御を目指しており、新規ロジックデバイスの性能向上のための知見を与える。また、スピンやフォノンを制御することにより、スピントランジスタや熱電デバイスへの応用が期待できる。
また、開発したシミュレータを用いた新規デバイスを設計することが可能なため、新機能デバイスの実用化を加速できると考えている。