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純スピン流注入書き込み技術の低消費電力化と次世代スピンデバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 13J02733
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 マイクロ・ナノデバイス
研究機関大阪大学 (2014-2015)
九州大学 (2013)

研究代表者

沖 宗一郎  大阪大学, 基礎工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードスピントロニクス / スピン流 / ホイスラー合金 / 純スピン流 / 磁化反転
研究実績の概要

本研究は高いスピン生成効率が期待されるホイスラー合金Co2FeSiを純スピン流生成源とする巨大純スピン流生成により、純スピン流注入磁化反転技術の室温実証を目指す。昨年度までに、強磁性体Co2FeSi電極の多端子化によるジュール発熱抑制技術を実証し、発熱によるスピン流生成量の減衰を抑制し、大電流印加時にも効率的に純スピン流を生成可能であることを明らかにした。また、純スピン流注入磁化反転実証に向けて難点となっていた300nm以下の微細素子の作製においても、詳細なプロセス検討により、微細素子作製技術を確立した。
本年度はこれらの技術を元に純スピン流注入磁化反転に向けたCo2FeSi-Fe3Si 2層膜素子を作製した。Co2FeSiは上記の通り、高いスピン生成効率が期待される材料であるが、磁化反転時の必要エネルギーが比較的高いことが明らかとなった。そこで磁化反転時の必要エネルギーが低い、同じホイスラー合金であるFe3Siを磁化反転対象とした。2つの端子のCo2FeSiから効率的に生成された純スピン流をFe3Siに注入し、反転の様態を強磁性共鳴を用いて測定した結果、磁化反転に必要な電流密度は過去のPy-Pyの実験の報告値と比較して2桁程度低減されることが明らかとなった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Finely Controlled Approaches to Formation of Heusler-Alloy/Semiconductor Heterostructures for Spintronics2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hamaya, M. Kawano, Y. Fujita, S. Oki, and S. Yamada
    • 雑誌名

      Materials Transactions

      巻: 57 ページ: 760-766

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin-related thermoelectric conversion in lateral spin-valve devices with single-crystalline Co2FeSi electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamasaki, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima and Kohei Hamaya
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 8 号: 4 ページ: 043003-043003

    • DOI

      10.7567/apex.8.043003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of magnetic and structural stabilities in high-quality Co2FeSi1-xAlx/Si heterointerfaces2014

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, K. Tanikawa, S. Oki, M. Kawano, M. Miyao and K. Hamaya
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 7 ページ: 071601-071601

    • DOI

      10.1063/1.4893608

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High-quality Co2FeSi0.5Al0.5/Si heterostructures for spin injection in silicon spintronic devices2014

    • 著者名/発表者名
      K Tanikawa, S Oki, S Yamada, M Kawano, M Miyao, K Hamaya
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 557 ページ: 390-393

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2013.08.128

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lateral spin valves with two-different Heusler-alloy electrodes on the same platform2013

    • 著者名/発表者名
      S. Oki, S. Yamada, K. Tanikawa, K. Yamasaki, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 号: 21 ページ: 212402-212402

    • DOI

      10.1063/1.4832480

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlocal spin transport in a Kondo alloy Cu(Fe) in lateral spin valves with Co2FeSi electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Kurokawa, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, Tomoyasu Taniyama, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      2016 Joint MMM-intermag Conference
    • 発表場所
      California, USA
    • 年月日
      2016-01-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co2FeSi0.5Al0.5/Geヘテロ構造の高品質形成2015

    • 著者名/発表者名
      山田 晋也、藤田 裕一、岡 孝保、沖 宗一郎、酒井 宗一朗、金島 岳、浜屋 宏平
    • 学会等名
      公益社団法人日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Co3-xFexSi/Cu系における熱流-スピン流変換2015

    • 著者名/発表者名
      山嵜 賢人、北橋 直志、沖 宗一郎、山田 晋也、金島 岳、浜屋 宏平
    • 学会等名
      公益社団法人日本金属学会2015年秋期(第157回)講演大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 純スピン流注入によるホイスラー合金のダンピング変調2015

    • 著者名/発表者名
      沖 宗一郎、河野 慎、山田 晋也、金島 岳、能崎 幸雄、浜屋 宏平
    • 学会等名
      第39回日本磁気学会 学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Spin dependent Peltier effect in a lateral spin-valve device with epitaxial Heusler-compound electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamasaki, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      20th International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin transport through high-quality epitaxial Ge/Fe3Si heterostructures in Cu-based lateral spin valves2015

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kawano, Kohei Santo, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      20th International Conference on Magnetism
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin dependent Peltier effect in Co2FeSi/Cu lateral spin-valve devices2015

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamasaki, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Mesoscopic Physics
    • 発表場所
      東京大学(千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical spin injection and detection across epitaxial Ge/Fe3Si heterointerfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kawano, Kohei Santo, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      New Perspectives in Spintronics and Mesoscopic Physics
    • 発表場所
      東京大学(千葉県柏市)
    • 年月日
      2015-06-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Co2FeSi/Cu接合を介した熱流誘起のスピン流生成・検出2015

    • 著者名/発表者名
      山嵜 賢人、黒川 孝幸、沖 宗一郎、北橋 直志、山田 晋也、金島 岳、浜屋 宏平
    • 学会等名
      公益社団法人日本金属学会 2015 春期講演大会
    • 発表場所
      東京大学 駒場I地区キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Generation and detection of pure spin currents through epitaxial Ge/Fe3Si heterostructures2015

    • 著者名/発表者名
      Makoto Kawano, Kohei Santo, Soichiro Oki, Shinya Yamada, Takeshi Kanashima, and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 2端子Co2FeSiスピン注入による巨大純スピン流の生成2015

    • 著者名/発表者名
      黒川 孝幸、沖 宗一郎、山田 晋也、金島 岳、浜屋 宏平
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 単結晶Ge/Fe3Si構造を介したスピン伝導測定2014

    • 著者名/発表者名
      河野 慎、山東 浩平、沖 宗一郎、山田 晋也、金島 岳、浜屋宏平
    • 学会等名
      第19回「半導体スピン工学の基礎と応用」研究会
    • 発表場所
      東京大学 本郷/浅野キャンパス
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermally induced spin injection in Co2FeSi/Cu lateral spin-valve devices2014

    • 著者名/発表者名
      Kento Yamasaki, Soichiro Oki, Shinya Yamada and Kohei Hamaya
    • 学会等名
      19th International Conference on Ternary and Multinary Compounds
    • 発表場所
      新潟朱鷺メッセ
    • 年月日
      2014-09-01 – 2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Large effect of Peltier cooling on nonlocal spin signals in Cobased Heusler alloys/Cu lateral spin valves2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamasaki, S. Oki, K. Tanikawa, S. Yamada, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 学会等名
      58th Annual Conference on Magnetism an d Magnetic Materials, 58th MMM 2013
    • 発表場所
      Denver, U.S.A
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Marked difference in structural stability between Co2FeSi/Si(111) and Co2FeAl/Si(111) heterointerfaces in post-growth annealing conditions2013

    • 著者名/発表者名
      S. Yamada, K. Tanikawa, S. Oki, M. Kawano, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2013
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Lateral spin-valve devices with two different epitaxial Heusler-alloy electordes2013

    • 著者名/発表者名
      S. Oki, K. Yamasaki, K. Tanikawa, S. Yamada, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2013
    • 発表場所
      Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Improvement of Co2FeSi0.5A10.5/Si Heterointerfaces for Spin Injectors in Silicon Spintronics2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tanikawa, S. Oki, S. Yamada, M. Kawano, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Silican Epitaxy and Heterostructures
    • 発表場所
      Centennial Hall Of School of Medicine, kyushu University
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Highly ordered epitaxial growth of Co2FeSi/Fe3Si bilayer on Si(111) by using low-temperature molecular beam epitaxy2013

    • 著者名/発表者名
      S. Oki, S. Yamada, M. Miyao, and K. Hamaya
    • 学会等名
      MML2013 : The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
    • 発表場所
      Kyoto Research Park
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Room-temperature grown quaternary Co-based Heusler compo and films on Si(111)2013

    • 著者名/発表者名
      K. Tanikawa, S. Oh, S. Ya mada, M. Kawano, H. Aoki, M. Miyao, and K. Hamay
    • 学会等名
      MML2013 : The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
    • 発表場所
      Kyoto Research Park
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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