有機半導体におけるスピン流の直接観測に向けた二重磁気共鳴計測手法の開発
| Project/Area Number |
19K22172
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 32:Physical chemistry, functional solid state chemistry, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Osaka City University |
|---|
Principal Investigator |
鐘本 勝一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (40336756)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
|
| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
|
| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
|
|---|
| Keywords | スピン流 / 磁気共鳴 / 強磁性共鳴 / 二重共鳴 / 有機半導体 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
↑と↓のスピンが分極した状態が空間伝播することを意味する“スピン流”の研究が注目されている。本研究では、小さいスピン軌道相互作用によりスピン流伝播が有利と期待されている有機半導体に対して、直接スピン分極状態の姿を捉えるための二重磁気共鳴型スピン流観測システムを新規に構築し、有機素子におけるスピン流発生の証拠を直接示す。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では 、強磁性共鳴（FMR）によるスピンポンピングから生成したスピン流の伝播を分析するための二重共鳴型ポンププローブ技術を開発し、スピン流伝搬の物理を明らかにすることを目的とする。本年度では、決定から年度末まで期間が十分になく、その実験系を開発するための準備に多くの時間を費やした。具体的には、実験系の組立において重要なシンセサイザーやマイクロ波アンプの選定をまずは行なった。ただしそれら機器は高価であり、限られた予算内で準備をするために調査に時間を費やした。その中で、マイクロ波アンプについては、特別仕様にて受注いただく業者を選定でき、シンセサイザーと合わせて年度内にようやく納品された。他にも必要部品等について選定を行っており、次年度に向けての準備は概ね整った。
以上の測定系準備と並行して、スピン流伝搬を調べるための新規実験方法の開発にも取り組んだ。具体的には、スピン流発生のためのマイクロ波エネルギーの吸収から、スピン流伝搬、起電力出力に至るまでを計測し、入射マイクロ波電力あたりの出力効率を見積もることができる実験系を構築できた。特に、これまでナノメーターレベルの磁性薄膜におけるスピン励起エネルギーを算出できた例は見られないが、今回その量を、アンテナ型プローブによるマイクロ波検波技術を開発・適用することで計測することができた。これは初めての例である。 また、起電力の出力においては、太陽電池に適用されている回路解析技術を用いて、そのスピン流誘起の起電力が最大でどれぐらいまで出力できるかを明らかにすることができた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的を達成する上で、 測定系を構築するための装置の選定を決められた予算内で行うことは大きな課題であった。しかし入念な調査を経て、装置の選定も行えたので、本来の目標の基準に沿えば、順調に進んでいると言える。特に装置の選定は本研究の成功の鍵を握る意味において非常に重要であったため、良い見通しである。それのみならず、並行して、本研究で必要な試料系の選定も行った。その際も当初の予定に比べて新たな知見も引き出せたので、順調に進んでいると言える。 以上を総合すると、 十分計画通りに進めていると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究の実験系を構築する上で重要な位置づけであったシンセサイザーやマイクロ波アンプを準備できたので、今後は、装置系の故障なく実験を行わせるために、アッテネーターなどの部品を注意深く選定して測定系を完成させ、実際に実験を進めていく。最近開発した新規評価方法では、現状のところ金属系の試料の測定に適用したのみであるが、その系のみならず、有機物を伝送路に用いた系や、絶縁体強磁性層を用いた素子系に対しても 新規評価技術を適用して、スピン流伝送の効率を調べることを計画している。 その計測の場合は、エネルギー伝搬効率を計算できるが、実際に何が伝播してるかについての情報は新しく開発する二重共鳴技術により追跡する。そのようにして、異なる視点を与える実験技術を併用することにより、これまでにない新しいスピン流評価技術を確立させるのが目標である。
|
Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
