2020 Fiscal Year Annual Research Report
グラフェンナノリボンを用いた新しいスピンフィルタ機能の創製
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19K21850
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
新見 康洋 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (00574617)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | グラフェン / ナノリボン / トポロジー / スピンフィルタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、グラフェン1次元鎖（ナノリボン）に生じる「グラフェン端状態」を用いて、スピントロニクスにこれまでなかったスピンフィルタ機能の実現を目的とする。
これまでの研究で、バルクのグラファイト表面に酸素、水素プラズマエッチングを施すことで、ジグザグ型の端のみを有する六角形の穴（ナノピット）を作り、六角形ナノピット間に挟まれたところは、ジグザグ端ナノリボンになることが示されていた。しかし、これを数層グラフェンで行った試みはなかったため、まずは数層グラフェンの表面に対して、六角形ナノピットが作製できる酸素、水素プラズマの条件出しを行った。六角形ナノピット自体は作製することに成功したが、この手法ではランダムにしかナノピットが作製できず、制御性良くナノリボンが得られない。そのため、電子線リソグラフィーを用いて、所望の位置だけエッチングされる工夫をした。現在保有している原子間力顕微鏡では分解能の問題で、ジグザグ端をもつグラフェンナノリボンが作製できているかを確認することはできなかった。そこで試料全体に対して電極を取り付け、磁気抵抗を測定したところ、ゼロ磁場付近に弱局在に由来するピーク構造を観測した。このピーク構造は温度の上昇とともに消滅すること、またエッチング時間が増えるほどピーク構造が鋭くなることから、弱局在効果だと断定できる。現在、上記の内容に関しては論文執筆中である。
今後は、ジグザグ端をもつグラフェンナノリボンが作製できているか、高分解能原子間力顕微鏡で確認したうえで、強磁性体電極を取り付けて、スピン輸送測定を行い、端のスピン状態を電界で制御可能なスピンフィルタを創製する。グラフェンナノリボンでスピンフィルタを実現できれば、1次元フラットバンド強磁性という未だ実証されていない物性物理の基本問題に答えるだけでなく、スピン抽出という新機能をスピントロニクスデバイスに付与できる。
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[Journal Article] Itinerant ferromagnetism mediated by giant spin polarization of the metallic ligand band in the van der Waals magnet Fe5GeTe22021
Author(s)
K. Yamagami, Y. Fujisawa, B. Driesen, C. H. Hsu, K. Kawaguchi, H. Tanaka, T. Kondo, Y. Zhang, H. Wadati, K. Araki, T. Takeda, Y. Takeda, T. Muro, F. C. Chuang, Y. Niimi, K. Kuroda, M. Kobayashi, and Y. Okada
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 103
Pages: L060403-1~6
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Shubnikov-de-Haas oscillation and possible modification of effective mass in CeTe3 thin films2021
Author(s)
M. Watanabe, R. Nakamura, S.-H. Lee, T. Asano, T. Ibe, M. Tokuda, H. Taniguchi, D. Ueta, Y. Okada, K. Kobayashi, and Y. Niimi
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Journal Title
AIP Advances
Volume: 11
Pages: 015005-1~5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Spin treacle in a frustrated magnet observed with spin current2020
Author(s)
H. Taniguchi, M. Watanabe, T. Ibe, M. Tokuda, T. Arakawa, T. Taniguchi, B. Gu, T. Ziman, S. Maekawa, K. Kobayashi, and Y. Niimi
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 102
Pages: 094405-1~7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Tunneling mechanism in a (Ga,Mn)As/GaAs-based spin Esaki diode investigated by bias-dependent shot noise measurements2020
Author(s)
T. Arakawa, J. Shiogai, M. Maeda, M. Ciorga, M. Utz, D. Schuh, Y. Niimi, M. Kohda, J. Nitta, D. Bougeard, D. Weiss, and K. Kobayashi
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 102
Pages: 045308-1~7
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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