強磁性超薄膜における電界誘起冷却効果

• Project/Area Number: 13J08862
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied materials science/Crystal engineering
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 中山 裕康 東北大学, 電気通信研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: スピン分極 / スピンポンピング / 逆スピンホール効果 / スピン流 / 強磁性半導体 / スピントロニクス / 電界効果 / 磁気熱量効果 / スピンカロリトロニクス / スピンホール効果

Outline of Annual Research Achievements

スピン流の生成・検出はスピン流の基礎物理のみならずスピントロニクスデバイス研究開発の観点からも重要であり、研究が進められている。これまでに、光、熱、電磁気、力学的回転を介したスピン流生成および検出が実現されている。その中でもスピンポンピングと逆スピンホール効果の組合せは最も代表的なスピン流生成・検出手法の一つであり、様々な物質群に適用されてきた。
昨年度に続き、スピンポンピングと逆スピンホール効果を用いることで、金属/強磁性半導体におけるスピン流生成とその検出に関する実験を行った。昨年度得られた知見を活かすことで、金属/強磁性半導体界面におけるスピン流生成・検出の精密測定を実現した。その結果、Pt/(Ga,Mn)As界面においてp型GaAs/(Ga,Mn)As界面における13倍のスピンミキシングコンダクタンスが観測された。また、強磁性金属/常磁性金属積層構造におけるスピンポンピング、逆スピンホール効果、輸送測定の実験結果を比較することにより、スピンポンピングによって生成されるスピン流のスピン偏極方向が強磁性体層のスピン偏極方向に依存することが明らかとなった。本研究成果はスピン流の生成・検出手法として幅広い物質群に対して用いられてきたスピンポンピングと逆スピンホール効果について新たな知見を与えるものである。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Interface-dependent magneto transport properties for thin Pt films on ferrimagnetic Y3Fe5O12 (2014)
  • Author(s): Y. Shiomi, T. Ohtani, S. Iguchi, T. Sasaki, Z. Qiu, H. Nakayama, K. Uchida, and E. Saitoh
  • Journal Title: Applied Physics Letters Volume: 104 Issue: 24 Pages: 242406-242406
  • DOI: 10.1063/1.4883898
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] スピンホール磁気抵抗効果 (2014)
  • Author(s): 齊藤英治, 中山裕康
  • Journal Title: パリティ Volume: 29(1) Pages: 23-25
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Theory of spin Hall magnetoresistance (2013)
  • Author(s): Y.-T. Chen, S. Takahashi, H. Nakavama. M. Althammer, S. T. B. Goennenwein, E. Saitoh, and G. E. W. Bauer
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 87 Issue: 14
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.144411
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin Hall magnetoresistance induced by a Non-Equilibrium Proximity Effect (2013)
  • Author(s): H. Nakayama, M. Althammer, Y-T. Chen, K. Uchida, Y. Kajiwara, D. Kikuchi, T. Ohtani, S. Geprags, M. Opel, S. Takahashi, R. Gross, G. E. W. Bauer, S. T. B. Goennenwein, E. Saitoh
  • Journal Title: Physical Review Letters Volume: 110 Issue: 20
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.206601
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids (2013)
  • Author(s): M. Althammer, S. Meyer, H. Nakayama, M. Schreier, S. Altmannshofer, M. Weiler, H. Huebl, S. Geprägs, M. Opel, R. Gross, D. Meier, C. Klewe, T. Kuschel, J. M. Schmalhorst, G. Reiss, L. Shen, A. Gupta, Y. -T. Chen, G. E. W. Bauer, E. Saitoh, and S. T. B. Goennenwein
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 87 Issue: 22
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.224401
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface (2013)
  • Author(s): Z. Qiu, K. Ando, K. Uchida, Y. Kajiwara, R. Takahashi, H. Nak ayama, T. An, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
  • Journal Title: Applies Physics Letters Volume: 103 Issue: 9 Pages: 0924041-4
  • DOI: 10.1063/1.4819460
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Ferromagnetic resonance induced electrical signals in Pt/(Ga,Mn)As (2015)
  • Author(s): Hiroyasu Nakayama，Lin Chen，Hsiao Wen Chang，Fumihiro Matsukura，Hideo Ohno
  • Organizer: 第62回 応用物理学会春季学術講演会
  • Place of Presentation: 平塚
  • Year and Date: 2015-03-12
• [Presentation] スピンポンピングによるPt/(Ga,Mn)As界面のスピン流生成 (2015)
  • Author(s): 中山裕康，陳林，張暁文，大野英男，松倉文礼
  • Organizer: 新学術領域研究「ナノスピン変換科学」 平成26年度 スピン変換年次報告会
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2015-03-04
• [Presentation] DC voltages in Pt/(Ga,Mn)As under ferromagnetic resonance (2014)
  • Author(s): Hiroyasu Nakayama，Lin Chen，Hsiao Wen Chang，Fumihiro Matsukura，Hideo Ohno
  • Organizer: 第19回 半導体スピン工学の基礎と応用 PASPS-19
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2014-12-16
• [Presentation] Pt/(Ga,Mn)As構造における強磁性共鳴下の直流電圧信号 (2014)
  • Author(s): 中山裕康，Lin Chen，Hsiao Wen Chang，松倉文礼，大野英男
  • Organizer: 応用物理学会東北支部 第69回学術講演会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-12-04
• [Presentation] Interface-dependent magnetotransport properties for thin Pt films on ferrimagnetic Y3Fe5O12 (2014)
  • Author(s): 塩見雄毅，大谷隆史，井口敏，佐々木孝彦，邱志勇，中山裕康，内田健一，齊藤英治
  • Organizer: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-09-17
• [Presentation] dc Voltages Measured in Py/ZnO under ferromagnetic Resonance (2014)
  • Author(s): Sophie D’Ambrosio, Lin Chen, Hiroyasu Nakayama, Fumihiro Matsukura, Tomasz Dietl, and Hideo Ohno
  • Organizer: 12th RIEC International Workshop on Spintronics
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2014-06-26
• [Presentation] Spin Hall magnetoresistance in magnetic insulator I metal heterostructures (2013)
  • Author(s): Hiroyasu Nakayama
  • Organizer: Energy Materials Nanotechnology (EMN) fall meeting 2013
  • Place of Presentation: フロリダ州オーランド, 米国
  • Year and Date: 2013-12-09
  • Invited
• [Presentation] スピン流により駆動される磁気抵抗効果 : スピンHall磁気抵抗効果 (2013)
  • Author(s): 中山裕康, M. Althammer, Y. -T. Chen, 内田健一、梶原瑛祐, 菊池大介, 大谷隆史, S. Geprägs, M. Opel, 高橋三郎, R. Gross, G. E. W. Bauer, S. T. B. Goennenwein, 齊藤英治
  • Organizer: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 京都府京田辺市
  • Year and Date: 2013-09-20
  • Invited