2023 Fiscal Year Annual Research Report
Spin-current switching by hydrogen modulation of super-exchange interaction
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23H01832
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
塩見 雄毅 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 和紀 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10396509)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Keywords | スピン流 / 水素吸蔵 / 超交換相互作用 / 磁性絶縁体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、磁性酸化物絶縁体に特有の超交換相互作用を水素ガス暴露により変調することで、生成される純スピン流を水素によりON/OFF切り替えすることを目指す。近年注目を集める水素技術と、専門とするスピン流物理を融合させることを狙う。典型的な水素吸蔵合金Pdとフェリ磁性絶縁体Y3Fe5O12の接合における予備研究では、体積分率3%の少量の水素暴露により純スピン流生成が約50%減少することが明らかになった。磁性金属多層膜や磁性合金においてスピントロニクス物性の水素変調が研究されてきた中、本課題では磁性絶縁体の界面磁性の水素変調を利用して純スピン流現象の変調を狙う。
研究開始年度である今年度は、研究分担者である上野の協力のもと、HSQレジストを用いた水素変調技術の開発を行った。有望な結果が得られる場合もあったが、HSQレジストが湿気に弱く再現性の良い結果は得られず、安定した水素変調実験のためには水素ガスを用いた従来の方法の方が良いという結論に至った。その後、低温磁場下でのスピン流特性の水素変調測定が可能な測定系の構築を行った。液体窒素を用いた低温クライオスタットを本経費で導入し、既存設備であった電磁石と組み合わせることで、4000Oe程度の磁場下で80K程度までの低温でスピン流特性の水素変調実験を行える設備が整った。Pd/反強磁性絶縁体試料において既に実験を開始している。また、研究代表者の研究室で良質なPd薄膜の作製条件出しを行ったほか、研究分担者の上野と酸化物試料に関する議論・調整を行った。さらに、当初計画にはなかった、他大学の研究者からの試料提供を受けた共同研究もスタートした。
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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
設備の導入は順調に完了し、研究分担者の上野との共同研究も上野研学生の協力もあり順調に進んでいる。また、計画書にはなかった他大学の研究者との共同研究もスタートするなど想定を超える研究の広がりが見え始めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は今年度確立した技術・設備を用いて、研究分担者の上野らが作製したペロブスカイト酸化物薄膜における研究を推進するほか、新しく共同研究を開始した他大学の研究者からの薄膜試料提供を受け、水素スピントロニクスの研究を推進する。さらに、来年度4月に着任する助教の川田らの援助を受け、微細加工技術を用いた新しい計画も試み、研究を加速する。
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