2013 Fiscal Year Annual Research Report
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23244071
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大谷 義近 東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新見 康洋 東京大学, 物性研究所, 助教 (00574617)
福間 康裕 独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90513466)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピン注入 / スピン蓄積 / スピンホール効果 / 磁気相転移 |
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| Research Abstract |
本研究課題では純スピン流とスピン蓄積による磁気相転移を発現させることを最終的な目的としている。目的を達成するためには、スピンバルブ構造において銀細線中のスピン蓄積を可能な限り増大させかつ拡散伝導する集団スピンを制御性良く操作することが必須となる。
今年度は、微小磁性体への異方的なスピン吸収を考慮してハンル効果測定から得られる拡散伝導する集団スピン歳差運動をモデル化することに取り組んだ。その結果、回転運動しながら拡散伝導する集団スピンの伝播速度が、注入あるいは検出端子の接合状態に応じて見かけ上変化することを理論と実験の両面から解明した。このモデルを用いた解析の副産物として、Grapheneなどの物質において報告されている接合状態とスピン緩和時間との相関についても明らかにすることができた。
FeRh反強磁性合金とFe-Ni強磁性合金超薄膜については、共同研究を通じて磁気相転移前後での強磁性および反強磁性磁区構造を観測することに成功した。このように基礎物性に関する知見を得ることができたものの、試料作製を外部の協力者に負っているためスピン注入誘起磁気相転移研究の進行が遅れがちであった。そこで、試料の自作が可能な強磁性-常磁性転移を示す半導体EuS、Gd-doped EuSにも焦点を置き、さらに新しいスピン注入法としてスピンポンピング法を採用して実験を行った。その結果Gd-doped EuSにおけるスピンホール効果の観測に成功した。また、磁気相転移近傍においてスピンホール電圧の符号反転を観測することに成功した。このことはGd-doped EuSへのスピン注入が可能であることを示している。スピン注入量、温度、印加磁場の関係を調べることで、磁気相転移に対するスピン注入の影響を調べることが可能となった。
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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
本年度の研究は、全体的におおむね順調に進んでいると言える。集団スピンの拡散伝導に関する基礎的な理解とその操作という観点については、昨年度は拡散伝導する集団スピン歳差運動のモデル化を完了して理論と実験の両面からスピン吸収の物理を解明することができた。これらの結果は、Physical Review B誌にRapid Communicationとして掲載発表され、良好な成果と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、スピン蓄積による局所相転移に関する課題をより加速させて進めたい。具体的にはスピンポンピング法を用いて効率よくGd-doped EuSにスピン注入する実験を継続して展開し、相転移とスピン注入の相関を解明する。また、基礎物性を把握したFeRh合金についてもスピン吸収実験を精力的に遂行し、最終年の成果として纏める。
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