2023 Fiscal Year Research-status Report
ディラック電子系における逆ファラデー効果によるスピン流発生
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21K13863
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
河口 真志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90792325)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / ディラック半金属 / 逆ファラデー効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディラック半金属であるBiにおいて、円偏光を照射した際に電子にその角運動量が受け渡されることでスピン流が高効率に生じていると示唆される結果について、その原理を確かめるべく実験を行った。
これまで、不純物をBiに導入することで電子構造を変化させ、その結果として光-電子間での角運動量移行現象に生じる変化を通じて原理解明への糸口を探って来た。不純物を導入する方法としてこれまで用いていた不純物とBiを交互積層する手法では、Bi中に不純物が均一に拡散していない懸念があったため、不純物とBiを同時に製膜することで均一な物質系を作製する方法について取り組んだ。昨年度までについてはその結果として交互積層膜とはかなり異なる結果が得られていたが、今年度X線回折から交互積層膜と同時積層膜では構造が異なることが明らかになり、その原因が製膜時の温度に関係していると推定されたため、同時製膜の手法について改善を行った。それによって、同時製膜の手法と交互積層の手法について類似の結果が得られるようになった。
またそれと並行して電子系に角運動量が受け渡されている証拠を実証する実験を行った。これまで、円偏光入射によって生じる起電力がその根拠と考えてきたが、起電力を生じる現象には様々な要因が考えられるため、電子スピン固有の現象について着目して実験を行ってきた。前年度までについては強磁場を印加する実験を行ったが、特に有意な結果が得られなかった。それを受けて本年度についてはBi/強磁性膜にパルスレーザーを照射して強磁性体に変化が生じるか観測する実験を開始した。こちらは測定系の立ち上げには成功したものの、試料構造についてまだ検討が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
Biに不純物を導入する実験については進展が見られたものの、電子系に角運動量が受け渡されている点についてこれまでと異なる角度から実証する実験については難航している。計画段階で予定していた強磁場を印加する方法については、実施したものの有意な結果が得られなかったため、方針を変更しパルスレーザーを用いた実験を開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
Biに不純物を導入する実験については進展が見られたものの、電子系に角運動量が受け渡されている点についてこれまでと異なる角度から実証する実験については難航している。計画段階で予定していた強磁場を印加する方法については、実施したものの有意な結果が得られなかった。今年度以降についてはパルスレーザーと強磁性体を用いた実験を行うことでこの点を明らかにしていく予定である。
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| Causes of Carryover |
検討中の試料作製方法について、研究の過程で問題が生じることが明らかとなり、装置設計を急遽変更する必要が生じたが、執行が本年度に間に合わなかったため。
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