2014 Fiscal Year Annual Research Report
位相不変量をもつスピン現象の理論研究及びその応用デバイスの設計
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24560001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
近藤 憲治 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (50360946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / 物性理論 / 第一原理計算 / 磁性 / スピン輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は、2個の量子ドットとナノワイヤを用いたAB（アハロノフ・ボーム）リングに磁場と1次あるいは3次のラシュバ・スピン軌道相互作用が作用した場合における、スピンのフィルタリングについて考察した。スピンのフィルタリングは100％の効率が出せれば、それは、純スピン流生成器として成立するため、その理論的考察並びに実現は、今後のスピントロニクスにおいて重要である。その結果、ABリングにおいては、磁場が無い場合には、スピン軌道相互作用があってもスピンフィルタリングは起こらないのだが、磁場を掛けると、1次あるいは3次のラシュバ・スピン軌道相互作用のどちらが作用していても、特定の磁場で完全偏極が得られることが判明した。また、その特定の磁場は、ラシュバ・スピン軌道相互作用の次数が1次か3次かで変化することを発見した。この事実を使えば、2次元電子及び2次元正孔で作用しているラシュバ・スピン軌道相互の次数をこの素子を用いて弁別可能である。
研究期間全体に亘り、新規なスピントロニクス素子としてのSQCS素子を舞台として、スピントロニクにおいて、重要な役割を担うスピン軌道相互作用をゲージ場として見ながら、理論と実験両面から、SQCS素子の可能性を探ってきた。初年度では、SQCS素子の接合部に3次のDresselhausスピン軌道相互作用が働く半導体を挟んだ場合のスピン伝導に関して半導体の膜厚を変化させて磁気抵抗(MR)比を計算した。その結果から、SQCS素子がスピンフィルターとして役に立つことを定量的に示した。また、その際スピンの回転を起こす仮想磁場としての非可換ゲージ場の導出も行った。次年度には、SQCS素子の片方の電極に磁性絶縁体を蒸着したトポロジカル絶縁体を用い、もう一方の電極に金属を用い、接合部に絶縁体を挟んだ場合について考察し、Dirac電子を用いたスピン伝導について定量的に議論した。
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[Presentation] AC impedance characteristics of Co/Alq3/Ni75Fe25 junctions2014
Author(s)
T. Sakashita, Y. Kamaya, H. Kaiju, K. Kondo and A. Ishibashi
Organizer
The 15th Ries-Hokudai International Symposium joined with the 3rd International Symposium of Nano-Macro Materials, Devices, and System Research Alliance Project
Place of Presentation
Gateaux Kingdom Sapporo (Hokkaido・Sapporo)
Year and Date
2014-12-16 – 2014-12-17
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