結晶性分子薄膜におけるラジカルスピンダイナミクスの研究

• 研究課題/領域番号: 15H05420
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 三輪 真嗣 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20609698)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 24,570千円 (直接経費: 18,900千円、間接経費: 5,670千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2016年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円); 2015年度: 14,950千円 (直接経費: 11,500千円、間接経費: 3,450千円)
• キーワード: フタロシアニン / 磁気トンネル接合 / スピントロニクス / スピンエレクトロニクス

研究成果の概要

これまでのスピントロニクス研究で用いられてきた微細加工されたナノ磁性体に代わるスピン媒体として、結晶性分子薄膜のラジカルスピンに着目した。得られた成果は主に次の2点である。1つめの成果は「分子を用いた高品質素子の作製研究」であり、フタロシアニン分子と単結晶Fe/MgO接合のハイブリッドデバイスの作製に成功した。2つめの成果は「分子スピンの電気的検出及び制御に関する研究」であり、Feフタロシアニン分子とPtを有するデバイスにおいてラジカルスピンの電気的検出に成功し、原理的に電気的制御が可能であることを示唆する結果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic tunnel junction with Fe(001)/Co phthalocyanine/MgO(001) single-crystal multilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabe, K. Shimose, M. Goto, Y Suzuki, and S. Miwa*
  • 雑誌名: Applied Physics Express 11, 013201 (2018) 巻: 11 号: 1 ページ: 1-3
  • DOI: 10.7567/apex.11.013201
  • NAID: 210000136082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of external magnetic field on locking range of spintronic feedback nano oscillator (2018)
  • 著者名/発表者名: H. Singh, K. Konishi, A. Bose, S. Bhuktare, S. Miwa, A. Fukushima, K. Yakushiji, S. Yuasa, H. Kubota, Y. Suzuki, and A. A. Tulapurkar*
  • 雑誌名: AIP Advances 8, 056010 (2018) 巻: 8 号: 22 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.96.220412
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Strong bias effect on voltage-driven torque at epitaxial Fe-MgO interface (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa*, J. Fujimoto, P. Risius, K. Nawaoka, M. Goto, and Y. Suzuki
  • 雑誌名: Physical Review X 7, 031018 (2017). 2017.7 巻: 7 号: 3 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1103/physrevx.7.031018
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Voltage controlled interfacial magnetism through platinum orbits (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa*, M. Suzuki, M. Tsujikawa, K. Matsuda, T. Nozaki, K. Tanaka, T. Tsukahara, K. Nawaoka, M. Goto, Y. Kotani, T. Ohkubo, F. Bonell, E. Tamura, K. Hono, T. Nakamura, M. Shirai, S. Yuasa, and Y. Suzuki
  • 雑誌名: Nature Communications 8, 15848 (2017). 2017.6 巻: 8 号: 1 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1038/ncomms15848
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electron paramagnetic resonance study of MgO thin-film grown on silicon (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Hayashi, Y. Matsumura, S. Kobayashi, H Morishita, H. Koike, S. Miwa, N. Mizuochi, and Y. Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 121 (21), 213901 (2017). 2017.6 巻: 121 号: 9 ページ: 1-6
  • DOI: 10.1063/1.4977755
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of the magnetic moments of ultrathin Fe film in an external electric field via high-precision x-ray magnetic circular dichroism spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Tsukahara, T. Kawabe, K. Shimose, T Furuta, R. Miyakaze, K. Nawaoka, M. Goto, T. Nozaki, S. Yuasa, Y. Kotani, K. Toyoki, M. Suzuki, T. Nakamura, Y. Suzuki, and S. Miwa*
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics (Rapid Communications) 56, 060304 (2017). 2017.5 巻: 56 号: 6 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7567/jjap.56.060304
  • NAID: 210000147815
  • 査読あり
• [学会発表] Pt/Feフタロシアニン多層膜の磁気抵抗効果 (2018)
  • 著者名/発表者名: 下瀬弘輝, 河辺健志, 後藤穣, 鈴木義茂, 三輪真嗣
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] Co/MgO多層膜における磁気モーメント及び磁気異方性の電圧変調 (2018)
  • 著者名/発表者名: 河辺健志, 吉川晃平, 辻川雅人, 塚原拓也, 縄岡孝平, 小谷佳範, 豊木研太郎, 後藤穣, 鈴木基寛, 中村哲也, 白井正文, 鈴木義茂, 三輪 真嗣
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] スピン軌道相互作用で操るスピンデバイス・スピントロニクス (2018)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
  • 招待講演
• [学会発表] Bruno mechanism on voltage-controlled magnetic anisotropy in ultrathin cobalt films (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kawabe、Kohei Yoshikawa、Masato Tsujikawa,、Takuya Tsukahara、Kohei Nawaoka、Yoshinori Kotani、Kentaro Toyoki、 Minori Goto、Motohiro Suzuki、Tetsuya Nakamura、Masafumi Shirai、Yoshishige Suzuki、Shinji Miwa
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Magnetoresistance of Pt(001)/Fe-phthalocyaine/MgO(001) pseudo-epitaxial multilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: Koki Shimose、Ryoto Enoki、Hiromu Gamou、Takeshi Kawabe、Takuya Tsukahara、Yoshinori Kotani、Kentaro Toyoki、Tetsuya Nakamura、Minori Goto、Yoshishige Suzuki、Junsaku Nitta、Makoto Kohda、Shinji Miwa
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] Electric-field-induced effect in Fe/MgO-based multilayer devices (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa
  • 学会等名: Symposium on Frontier Researches of Functional Oxide Devices and Materials
  • 招待講演
• [学会発表] Elucidation of a mechanism of voltage-controlled magnetic anisotropy in Co/MgO multilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabe, K. Yoshikawa, M. Tsujikawa, T. Tsukahara, K. Nawaoka, Y. Kotani, K. Toyoki, M. Goto, M. Suzuki, T. Nakamura, M. Shirai, Y. Suzuki and S. Miwa
  • 学会等名: 平成29年度「ナノスピン変換科学」年次報告会
• [学会発表] Microscopic origin of voltage-controlled magnetic anisotropy in FePt/MgO epitaxial multilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa, M. Suzuki, M. Tsujikawa, K. Matsuda, T. Nozaki, K. Tanaka, M. Goto, Y. Kotani, T. Ohkubo, F. Bonell, E. Tamura, K. Hono, T. Nakamura, M. Shirai, Y. Suzuki
  • 学会等名: APS March 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Electric-field-induced changes in magnetic moments and magnetic anisotropy in Co/MgO multilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Kawabe, Kohei Yoshikawa, Masahito Tsujikawa, Takuya Tsukahara, Kohei Nawaoka, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, Minori Goto, Motohiro Suzuki, Tetsuya Nakamura, Masafumi Shirai, Yoshishige Suzuki, Shinji Miwa
  • 学会等名: APS March 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-dependent transport properties in Pt/Fe-phthalocyanine metal-organic bilayer (2018)
  • 著者名/発表者名: K. Shimose, T. Kawabe, M. Goto, Y. Suzuki, and S. Miwa
  • 学会等名: APS March 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 電圧制御による超省電力スピントロニクスデバイスの材料開発と放射光による界面磁気機能の解明 (2018)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: 第３回 元素戦略プロジェクト＜研究拠点形成型＞／大型研究施設連携シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] Au(001)表面上への銅フタロシアニン超薄膜の結晶成長評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河辺健志
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 希土類電極を用いた有機薄膜ダイオードの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 下瀬弘輝
  • 学会等名: 日本物理学会第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・豊中市）
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Magnetic moments of Co-phthalocyanine grown on Fe(001) (2017)
  • 著者名/発表者名: 河辺健志
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Fabrication of high current density organic thin-film diode with rare-earth electrode (2017)
  • 著者名/発表者名: 下瀬弘輝
  • 学会等名: 第64回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Voltage-controlled magnetic anisotropy through multipole induction in platinum (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa
  • 学会等名: 15th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 電界誘起多極子によるナノスピン変換 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: 第11回 物性科学領域横断研究会（領域合同研究会）
• [学会発表] Voltage Controlled Magnetic Anisotropy of Ultrathin Fe and Pt Characterized by X-Ray Magnetic Circular Dichroism Spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: Takuya Tsukahara, Takeshi Kawabe, Koki Shimose, Taishi Furuta, Risa Miyakaze, Kohei Nawaoka, Minori Goto, Takayuki Nozaki, Shinji Yuasa, Yoshinori Kotani, Kentaro Toyoki, M. Suzuki, Tetsuya Nakamura, Yoshishige Suzuki, Shinji Miwa
  • 学会等名: MRS Fall Meeting & Exhibit 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Voltage Control of Interfacial Magnetic Anisotropy, Dzyaloshinskii-Moriya Interaction and Exchange Coupling in Fe/MgO-Based Artificial Multilayers (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa, K. Nawaoka, J. Cho, T. Nozaki, M. Suzuki, M. Tsujikawa, T. Tsukahara, M. Goto, F. Bonell, E. Tamura, H. Kubota, S. Tamaru, K. Yakushiji, A. Fukushima, Y. Kotani, T. Nakamura, M. Shirai, T. Ohkubo, K. Hono, C. You, S. Yuasa, Y. Suzuki
  • 学会等名: MRS Fall Meeting & Exhibit 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] はじめてのスピントロニクス 原理から応用デバイスまで (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa
  • 学会等名: 第7回CSJ化学フェスタ2017（日本化学会秋季事業）
  • 招待講演
• [学会発表] Synchrotron X-ray spectroscopy for voltage-controllable spintronic devices (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa
  • 学会等名: ICMaSS 2017（International Conference on Materials and Systems for Sustainability）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Voltage controlled magnetic anisotropy through magnetic dipole term induction (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa
  • 学会等名: The 3rd ImPACT International Symposium on Spintronic Memory, Circuit and Storage(ImPACT第3回国際シンポジウム)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 放射光による新規スピントロニクス研究Novel Spintronics Phenomena Explored by Synchrotron Radiation (2017)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
  • 招待講演
• [学会発表] Tunnel junction device with Co-phthalocyanine (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabe, K. Shimose, K. Nawaoka, M. Goto, Y. Suzuki and S. Miwa
  • 学会等名: 平成29年度「ナノスピン変換科学」研究会
• [学会発表] Fe/コバルトフタロシアニン/MgO/Feトンネル接合の磁気抵抗効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河辺健志, 下瀬弘輝, 縄岡孝平, 後藤穣, 鈴木義茂, 三輪真嗣
  • 学会等名: 日本物理学会2017年秋季大会
• [学会発表] Transport properties of current-perpendicular-to-plane epitaxial Fe/Co-phthalocyanine/MgO/Fe junction (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Kawabe, K. Shimose, K. Nawaoka, M. Goto, Y. Suzuki and S. Miwa
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Voltage controlled magnetic anisotropy of monatomic Pt layer at Fe|MgO interface characterized by X-ray absorption spectroscopy (2017)
  • 著者名/発表者名: 塚原拓也, 鈴木基寛, 河辺健志, 下瀬弘輝, 古田大志, 宮風里紗, 縄岡孝平, 後藤穣, 野崎隆行, 湯浅新治, 小谷佳範, 豊木研太郎, 中村 哲也 , 鈴木義茂, 三輪真嗣
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] X線磁気円二色性分光による電圧制御型スピントロニクスデバイスの研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: SPring-8シンポジウム2017
  • 招待講演
• [学会発表] Voltage control of magnetic properties in ferromagnetic metals (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: Korea-Japan Spin-Orbit Workshop
  • 発表場所: 九州大学（福岡県・福岡市）
  • 年月日: 2016-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Voltage control of platinum orbit: contribution to interfacial magnetic anisotropy change (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: MMM2016
  • 発表場所: New Orleans (Louisiana, US)
  • 年月日: 2016-11-02
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin conversion at interface of metal and dielectric (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: NSCS-QSD 2016
  • 発表場所: 東京大学（東京都・文京区）
  • 年月日: 2016-10-13
  • 国際学会
• [学会発表] Voltage control of interfacial magnetic anisotropy at metal|dielectric interface (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: EU-JAPAN Workshop on Computational Materials Design and Realization for Spintronics, Moltronics, Quantronics, Superconductivity and Topotronics
  • 発表場所: Peter Grunberg Institute, Julich Research Centre（Julich, Germany）
  • 年月日: 2016-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] Epitaxial copper-phthalocyanine thin film grown on Au (001) buffer (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: ICMM2016
  • 発表場所: Sendai International Center（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] 金属/絶縁体界面における磁性の分光研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三輪真嗣
  • 学会等名: 大阪大学基礎工学研究科附属スピントロニクス学術連携教育センター・キックオフ・シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学（大阪府・豊中市）
  • 年月日: 2016-06-10
• [学会発表] Single crystalline copper-phthalocyanine thin film grown on Au (001) buffer (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Miwa, S. Kobayashi, N. Mizuochi, Y. Suzuki
  • 学会等名: 第76回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2015-09-13