水素修飾グラフェンにおける巨大スピン軌道相互作用の検証

• 研究課題/領域番号: 15K17676
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中村 壮智 東京大学, 物性研究所, 助教 (50636503)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: グラフェン / 水素化 / スピン軌道相互作用 / スピン注入 / スピンホール効果 / 原子層物質 / ショットキー障壁 / エッジ強磁性 / 水素

研究成果の概要

グラフェンは水素で修飾して対称性を破ることで、素のグラフェンと比べて１００倍以上もの巨大なスピン軌道相互作用が得られることが示唆されている。そこで本研究では水素化グラフェンにおける巨大なスピン軌道相互作用の検証とこれを用いたスピントロニクスデバイス実現を目指し、スピン注入素子の作成と逆スピンホール効果の検出を行った。その結果、水素化グラフェン素子の作成に成功し、その素子特性から先行研究よりは小さいものの水素化によって確かにスピン軌道相互作用が増大していることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Large edge magnetism in oxidized few-layer black phosphorus nanomeshes (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Nakanishi, A. Ishi, C. Ohata, D. Soriano, R. Iwaki, K. Nomura, M. Hasegawa, T. Nakamura, S. Katsumoto, S. Roche and J. Haruyama
  • 雑誌名: Nano Res. 巻: 10 号: 2 ページ: 718-728
  • DOI: 10.1007/s12274-016-1355-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photoresponse in gate-tunable atomically thin lateral MoS 2 Schottky junction patterned by electron beam (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Katagiri, T. Nakamura, C. Ohata, S. Katsumoto and J. Haruyama
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 110 号: 14
  • DOI: 10.1063/1.4979831
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin phase protection in interference of electron spin waves in lightly hydrogenated graphene (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Kato, J. Kamijo, T. Nakamura, C. Ohata, S. Katsumoto and J. Haruyama
  • 雑誌名: RSC Adv. 巻: 6 号: 72 ページ: 67586-67591
  • DOI: 10.1039/c6ra11648e
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Introduction of Spin-Orbit Interaction into Graphene with Hydrogenation (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Nakamura, J. Haruyama and S. Katsumoto
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 85 号: 10 ページ: 105002-105002
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.105002
  • NAID: 210000134136
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Detection of photo current arising from atom-thin MoS2 Schottky junction fabricated by electron beam irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Katagiri, C. Ohata, Y. Inoue, S.Maruyama, T. Nakamura, S. Katumoto, A. Ishi, M. Hasegawa, G. Fioli, S. Roche, J. Haruyama
  • 学会等名: The 52nd FNTG Symposium
  • 発表場所: 伊藤国際学術研究センター（東京都・文京区）
  • 年月日: 2017-03-01
  • 国際学会
• [学会発表] 水素化グラフェンにおける逆スピンホール効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 中村壮智
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学 （大阪府・吹田市）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] Spin-orbit interaction in hydrogenated graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Nakamura, Y.Hashimoto, J.Haruyama, Y.Iye, andS.Katsumoto
  • 学会等名: SpinTech VIII
  • 発表場所: Congress Center Basel, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Inverse spin Hall effect in hydrogenated graphene (2015)
  • 著者名/発表者名: T.Nakamura, Y.Hashimoto, J.Haruyama, Y.Iye, andS.Katsumoto
  • 学会等名: 21st International Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems
  • 発表場所: 仙台国際センター （宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会