2014 Fiscal Year Research-status Report

超伝導ボルテックスへのスピン注入による新しい長距離伝搬スピン流の実現

Research Project

Project/Area Number	26610091
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	塩見雄毅東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10633969)
Project Period (FY)	2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords	スピン流 / 超伝導ボルテックス / スピントロニクス / スピン注入
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、超伝導ボルテックスが角運動量を有することに注目し、超伝導ボルテックスへのスピン注入を実験的に実現することを目指す。初年度となる今年度は、１.測定試料となるイットリウム鉄ガーネット（フェリ磁性絶縁体）\|MoGe超伝導体接合系の作製と超伝導特性評価、２.マイクロ波あるいは温度勾配を用いたスピン注入実験系の構築、３.MoGeの超伝導状態における温度勾配を利用したスピン注入実験を行った。試料については、良質なMoGe超伝導体薄膜の作製条件は既知であるので、まずスピン注入源となるイットリウム鉄ガーネットの良質な単結晶薄膜を作製する手法を確立した。スパッタ法およびパルスレーザ堆積法を用いてイットリウム鉄ガーネット単結晶薄膜を作製し、これらの結果について２編の論文を発表した。イットリウム鉄ガーネット\|MoGe超伝導体二層膜の作製も成功し、無磁場下および磁場下での電気抵抗測定により良好な超伝導特性を有することを確認した。作製したMoGeの超伝導転移温度は５K以下と低温であるため、極低温で安定して測定が可能なスピン注入測定系の構築も平行して行った。マイクロ波実験用に、マイクロ波（～GHz領域）ケーブルを挿入したサンプルロッドの作製を行った。測定テストの段階で超伝導マグネットが故障してしまったため、本測定までは至らなかったが、その後も継続してサンプルロッドの改良を進めた。温度勾配を利用した測定については、試料に温度勾配を作るための試料ホルダーを窒化アルミニウムにより作製し、MoGeの超伝導転移温度以下でスピン注入実験を行った。今年度で超伝導ボルテックスへのスピン注入実験を行う準備が整った。来年度は、引き続きスピン注入実験を継続して行う。また、別の試料や測定方法を用いた方法も検討しており、来年度は様々な方向から超伝導ボルテックスによるスピン流の実証を目指したい。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 測定用の超伝導マグネットが故障するなどのトラブルもあったが、試料の作製および測定系の構築は順調に進んでいる。年度末には極低温での温度勾配を用いたスピン注入実験も実際に試すことができた。
Strategy for Future Research Activity	別の試料、別の測定方法を用いたスピン注入実験も検討中であり、実行への準備を既に始めている。来年度は今年度準備したスピン注入実験に加え、より多角的に超伝導ボルテックスへのスピン注入実験を行う予定である。