2014 Fiscal Year Annual Research Report
原子層制御技術による3次元トポロジカル絶縁体のスピン機能創出
Publicly Offered Research
| Project Area | Topological Quantum Phenomena in Condensed Matter with Broken Symmetries |
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| Project/Area Number |
25103715
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50618361)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | トポロジカル絶縁体 / スピン流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
3次元トポロジカル絶縁体の表面状態では，電子の運動量とスピン角運動量に相関があり（スピン-運動量ロッキング），電流を印加するだけで電流方向に依存したスピン流を生成できると期待されている．この特性はスピントロニクス分野において魅力的であり，3次元トポロジカル絶縁体を用いた新奇スピンデバイスの実現が望まれている．本年度は当該デバイスの実現を目指し，表面状態に起因するスピン流の電気的検出を試みた．
実験にはバルク単結晶3 次元トポロジカル絶縁体（Bi2-xSbxTe3-ySey等）を用いた．スコッチテープ法により数10 nmに薄片化した試料に，微細加工プロセスにより数100 nmスケールの強磁性体・非磁性体電極を配置しデバイスを形成した．強磁性体/3次元トポロジカル絶縁体接合に電流を印加した場合を考える．トポロジカル絶縁体から強磁性体に流入する電流がスピン偏極している場合，強磁性体の磁化の向きとスピンの量子化軸の相対角度により，強磁性体の抵抗が変化する．（磁気抵抗効果）本研究ではこの磁気抵抗効果を，電気的に検出した．その結果，スピン流が強磁性体中に注入されたことに起因する磁気抵抗効果を検出することに成功した．また，電流の向きを変転すると信号の極性が反転した．これは電子の運動方向の反転に伴うスピン量子化軸の反転に起因している．また，バルクが金属的であるトポロジカル絶縁体（Bi2Se3）を用いて同様の測定を行った処，このような矩形の信号は得られなかった．この結果は，今回得られた信号がトポロジカル絶縁体の表面状態に起因していることを強く示唆している．本結果はNano Letters, 14, 6226-6230 (2014)で報告した．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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