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2012 Fiscal Year Annual Research Report

ホール伝導度ゼロ状態を用いた電流-スピン流変換機能

Research Project

Project/Area Number 22360003
Research InstitutionSaitama University

Principal Investigator

酒井 政道  埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (40192588)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 本多 善太郎  埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (30332563)
長谷川 繁彦  大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50189528)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsローレンツ力 / 正常ホール効果 / 異常ホール効果 / 両極性伝導体 / スピン流 / スピントロニクス / 希土類金属 / 水素
Research Abstract

擬ゼロホール係数特性を有するYH2では、ホール効果における横電流に正味の電荷輸送が発生しない。この性質を純スピン流生成に応用するのが狙いであるが、そのためには、ホール素子を流れるバイアス電流がスピン偏極している必要があり、効果的なスピン注入が必要である。本年度では、(A)YH2におけるYの1部を磁性元素Gdに置換したGdxY1-xH2(x=0.4)をホール素子の電流チャネル領域に使用する計画と、(B)チャネル領域は非磁性体であるYH2にしたまま、チャネル長を約10μmと短くした上で、ソース電極として強磁性体を用いるという2種類の計画の下、チャネル流域へのスピン注入が可能かどうかをホール及び横磁気抵抗測定によって調査した。測定には、最大 5 Tまでの磁場を膜面に対して垂直に印加し、0.1~1 mA, 10 Hzの交流電流を試料に供給し、電流経路と交差する電極間の電位差を計測する事で行った。ホール素子Aの測定は4~400 Kの温度範囲にて行い、ホール素子Bは室温で行った。ホール素子AとBに共通して観測された事は、ローレンツ力だけでは説明が困難な大きなホール抵抗及び正の横磁気抵抗が観測される点である。この点を理解する為に、ローレンツ力及びスピン-軌道相互作用を同時に考慮した上で、アップおよびダウンスピンのキャリヤが独立に電気伝導に寄与するという二流体モデルを用い、そのキャリヤとして、電子と正孔の両方を考慮することによって、ホール抵抗と横磁気抵抗を磁場の関数として計算した。計算と実験との比較から、ホール素子AとB共にキャリヤスピン偏極率が約80%のときに測定結果を説明できることが分かった。このように、計画Aと計画Bで観測された磁気伝導特性は、電子と正孔が共に高スピン偏極した両極性伝導モデルで説明可能であり、このことはホール効果によって、純スピン流が十分生成可能であることを意味する。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (17 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (10 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] A design of spin polarization analyzer using transverse-longitudinal correlation in resistivities induced by spin-orbit interaction2013

    • Author(s)
      M. Sakai, K. Kakizaki, S. Hasegawa, A.Kitajima, A. Oshima, and H. Awano
    • Journal Title

      Jpn. J. Appl. Phys

      Volume: 52 Pages: 013004-1~7

    • DOI

      DOI:10.7567/JJAP.52.013004

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High-field magnetization of the S =1/2 two-leg spin-ladder antiferromagnets CuAX2 (A=diazine,X=halogen)2013

    • Author(s)
      M. Ikeda, Z. Honda, M. Sakai, S. Kimura, K. Okunishi, M. Hagiwara
    • Journal Title

      Journal of Low Temperature Physics

      Volume: 170 Pages: 296-301

    • DOI

      10.1007/s10909-012-0809-y

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of hydrogen incorporation on texture and grain size in YH2 films2013

    • Author(s)
      T. Okoshi, M. Hayakawa, H. Hirama, M. Sakai, K. Higuchi, Kitajima, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 未定 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.093

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Crystal growth of magnetic dihydride GdxY1-xH2 for generation of spin current2013

    • Author(s)
      T. Sakuraba, H. Hirama, M. Sakai, Z. Honda, M. Hayakawa, T. Okoshi, A. Kitajima, A. Oshima, K. Higuchi, S. Hasegawa
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 未定 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.156

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of hydrogen uptake for Y and Gd films by thin Ni surface overlayers2013

    • Author(s)
      H. Hirama, M. Hayakawa, T. Okoshi, M. Sakai, K. Higuchi, Kitajima, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth

      Volume: 未定 Pages: 印刷中

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2012.12.175

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic field-induced phase transitions in the S=1/2 two-leg spin-ladder material Cu(DEP)Br22012

    • Author(s)
      Z. Honda, H.A. Katori, M. Ikeda, M. Hagiwara, K. Okunishi, M. Sakai, T. Fukuda, N. Kamata
    • Journal Title

      Journal of Physical Society of Japan

      Volume: 81 Pages: 113710-1~4

    • DOI

      10.1143/JPSJ.81.113710

  • [Presentation] Hall effect and magnetoresistance in GdxY1-xH2 (x≒0.4)2013

    • Author(s)
      T. Sakuraba, M. Sakai, Z. Honda, T. Arai, Y. Tanaka, H. Hirama, A. Kitajima, K. Higuchi, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Organizer
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • Place of Presentation
      International Conference Hall, Makuhari Messe
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] Optical assessment of carrier effective mass in GdxY1-xH22013

    • Author(s)
      S. Haruyama, M. Sakai, T. Sakuraba, H. Hirama, A. Kitajima, K. Higuchi, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Organizer
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • Place of Presentation
      International Conference Hall, Makuhari Messe
    • Year and Date
      20130714-20130719
  • [Presentation] 両極性伝導型GdxY1-xH2における異常および正常ホール効果

    • Author(s)
      桜庭 琢士, 平間弘晃,大越朋哉,酒井政道,本多善太郎,樋口宏二,北島 彰,大島明博,長谷川繁彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学常盤台キャンパス
  • [Presentation] 低濃度(<3%)水素雰囲気からの高濃度水素吸蔵体YH3およびGdH3の結晶成長

    • Author(s)
      平間 弘晃, 早川昌志,大越朋哉,酒井政道,樋口宏二,北島 彰,大島明博,長谷川繁彦
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学常盤台キャンパス
  • [Presentation] Influence of hydrogen incorporation on texture and grain size in YH2 films

    • Author(s)
      T. Okoshi, M. Hayakawa, H. Hirama, M. Sakai, K. Higuchi, Kitajima, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Organizer
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
  • [Presentation] Crystal growth of magnetic dihydride GdxY1-xH2 for generation of spin current

    • Author(s)
      T. Sakuraba, H. Hirama, M. Sakai, Z. Honda, M. Hayakawa, T. Okoshi, A. Kitajima, A. Oshima, K. Higuchi, S. Hasegawa
    • Organizer
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
  • [Presentation] Enhancement of hydrogen uptake for Y and Gd films by thin Ni surface overlayers

    • Author(s)
      H. Hirama, M. Hayakawa, T. Okoshi, M. Sakai, K. Higuchi, Kitajima, A. Oshima, S. Hasegawa
    • Organizer
      The 17th International Conference on Molecular Beam Epitaxy
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
  • [Presentation] 水素吸蔵体YH2膜の結晶子サイズに対するPd及びNi保護膜の影響

    • Author(s)
      大越 朋哉,桜庭 琢士,平間 弘晃,酒井 政道,長谷川 繁彦,北島 彰,大島 明博,樋口 宏二
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Presentation] 高濃度水素吸蔵体YH3の作製における

    • Author(s)
      平間 弘晃,平間 弘晃,大越朋哉,桜庭 琢士,酒井 政道,長谷川 繁彦,北島 彰,大島 明博,樋口 宏二
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Presentation] Gd-Y合金二水素化物GdxY1-xH2 (0≦x≦1)の磁化測定

    • Author(s)
      桜庭 琢士,酒井 政道,本多 善太郎,平間弘晃,大越朋哉,長谷川 繁彦,北島 彰,大島 明博,樋口 宏二
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      神奈川工科大学
  • [Remarks] 埼玉大学工学部機能材料工学科酒井研究室

    • URL

      http://www.fms.saitama-u.ac.jp/lab/sakai/

URL: 

Published: 2014-07-24  

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