2023 Fiscal Year Research-status Report
Carrier density control and the spin transport properties in thin films composed of photoconductive molecules
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23K04569
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
仕幸 英治 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (90377440)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピンポンピング / 強磁性共鳴 / スピン輸送 / 有機分子薄膜 / 逆スピンホール効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
分子薄膜中のスピン輸送機構の解明において薄膜中のキャリア密度とスピン輸送特性との相関は明らかではない。この相関を実験的に明らかにするために本研究では次の3つの課題を解決し、分子薄膜中のスピン輸送の光制御を目指す：課題1. 透明半導体ITO薄膜をスピン検出器とする積層型構造試料の作製と、光導電性分子薄膜のスピン輸送の実証。課題2. 光導電性分子薄膜のスピン拡散長とスピン緩和時間の評価。課題3. 光照射でキャリア密度を制御することによる分子薄膜中のスピン輸送制御の実証。本研究には次の3つの特徴がある：1) 典型的な低分子量分子材料を対象とし、これまで報告が少ない真空蒸着法で形成される薄膜のスピン輸送と、その輸送制御の研究であること。2) 試料作製時の分子層へのダメージ軽減のため、基板冷却機構を用いること。3) ITO薄膜の導入により、分子薄膜のスピン輸送経路への直接的な光照射を行うこと。以上により分子薄膜中のスピン輸送の光制御を実証する。
本年度はまずITO薄膜/Ni-Fe合金薄膜二層接合を作製し、Ni-Feの強磁性共鳴下においてITOで検出される起電力特性を評価した。即ちITOがスピン検出器として利用可能であることを確認した。続いてITO/光導電性分子薄膜/Ni-Fe三層接合の作製に着手した。光導電性分子薄膜にはこれまで代表者らがパラジウム(Pd)/PTCDA膜/Ni-Fe三層接合にてスピン輸送特性を報告済みのPTCDA分子を用いた。また、光導電性を示す分子薄膜として新たに銅フタロシアニン分子薄膜も導入した。Pd/銅フタロシアニン膜/Ni-Fe三層接合にて銅フタロシアニン薄膜の室温スピン輸送を実証した。尚、研究開始当初に真空蒸着装置の電子ビーム電源が故障したため本助成により修理を行った。
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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
研究課題１の透明半導体ITO薄膜をスピン検出器とする積層型構造試料の作製に成功した。また、スピンポンピングを用いて銅フタロシアニン分子薄膜の室温スピン輸送を実証した。この銅フタロシアニン分子薄膜の室温スピン輸送の実証については次年度に学会等で公表予定である。以上より、本研究はおおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
基本となる試料構造の作製および特性評価を終えたので、次年度より対象となる光導電性分子薄膜のスピン緩和長およびスピン緩和時間等のスピン輸送特性の評価を行う。さらに光導電性分子薄膜のスピン輸送の光制御を目指す。
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| Causes of Carryover |
消耗品使用量が当初見込みよりも少なく済んだこと、および論文投稿時に投稿費用がかからない雑誌に投稿し、成果を発表したことなどの理由により、次年度使用額が生じた。これについては次年度の実験を増やし、その消耗品費に充てる計画とする。
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