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ダイヤモンド半導体への高効率スピン注入と低損失スピン輸送

研究課題

研究課題/領域番号 16H04348
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関名古屋大学

研究代表者

植田 研二  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 14,560千円 (直接経費: 11,200千円、間接経費: 3,360千円)
キーワードダイヤモンド / 半導体 / スピン注入 / ダイヤモンド半導体 / スピントランジスタ / スピンデバイス / 強磁性体 / ハーフメタル / スピン輸送 / 電子デバイス・機器 / 電子・電気材料 / スピンエレクトロニクス
研究成果の概要

ダイヤモンド半導体への高効率スピン注入と低損失スピン輸送を目指し研究を行った。スピン注入源となる磁性トンネル接合内のトンネルバリアの高品質化とダイヤモンド表面終端条件の最適化によりスピン注入効率の1桁程度の増加に成功した。また新しいスピン注入源として期待されるスピンギャップレス半導体(SGS)Mn2CoAl薄膜の低温結晶成長に成功し、SGSの主要な特性である両極性伝導を初めて観測した。更にスピン注入高効率化の為のダイヤモンド上へのグラフェン層の直接成長に成功すると共に、ダイヤモンド/グラフェン接合が特異な光伝導度変調(光メモリスタ的挙動)を示す事を初めて見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スピン注入源となる磁性トンネル接合とダイヤモンド界面を、ダイヤモンドの表面終端を含めて精密に制御する事がダイヤモンドへの高効率スピン注入に必須となる事を見出した。また、ダイヤモンドとグラフェン積層・複合化し、炭素sp2/sp3界面を創製する事で新たな機能が発現する事が分かった。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件) 備考 (7件)

  • [国際共同研究] Johannes Gutenberg-Universitat Mainz(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Photomemristors using carbon nanowall/diamond heterojunctions2019

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, H. Itou and H. Asano
    • 雑誌名

      Journal of Material Research

      巻: 34 号: 4 ページ: 626-633

    • DOI

      10.1557/jmr.2018.498

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain effect on magnetic property of antiferromagnetic insulator SmFeO32018

    • 著者名/発表者名
      Kuroda M.、Tanahashi N.、Hajiri T.、Ueda K.、Asano H.
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 8 号: 5 ページ: 055814-055814

    • DOI

      10.1063/1.5007332

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ambipolar transport in Mn2CoAl films by ionic liquid gating2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S. Hirose, and H. Asano
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 110 号: 20

    • DOI

      10.1063/1.4983787

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photo-controllable memristive behavior of graphene/diamond heterojunctions2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S. Aichi, and H. Asano
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 108 号: 22

    • DOI

      10.1063/1.4953200

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Magnetization reversal of the domain structure in the anti-perovskite nitride Co3FeN investigated by high-resolution X-ray microscopy2016

    • 著者名/発表者名
      T. Hajiri, S. Finizio, M. Vafaee, Y. Kuroki, H. Ando, H. Sakakibara, A. Kleibert, L. Howald, F. Kronast, K. Ueda, H. Asano, and M. Klaui
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 119

      巻: 119 号: 18

    • DOI

      10.1063/1.4948699

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] プラズマCVDアニール法による還元型酸化グラフェンの高品質化2019

    • 著者名/発表者名
      今井 祐太、伊藤 秀治、水野 雄貴、植田 研二、浅野 秀文
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会、2019年3月10日(東京工業大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Graphene/diamond heterojunctions as novel photo-switching memory devices2018

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda
    • 学会等名
      CCMST (Collaborative Conference on Materials Science and Technology) 2018, Beijing, China, 24-28 Sep. 2018 (26 Sep.)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] グラフェン/ダイヤモンド(炭素sp2/sp3)接合を用いた光メモリスタの作製とデバイス応用2018

    • 著者名/発表者名
      植田 研二
    • 学会等名
      第3回「表面界面の機能創成とデバイス応用」セミナー(岡山大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノウォール/ダイヤモンド光メモリスタの動作機構2018

    • 著者名/発表者名
      伊藤 秀治、植田 研二、浅野 秀文
    • 学会等名
      第79回日本応用物理学会秋季学術講演会、2018年9月18日(名古屋国際会議場)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル半金属LaBi薄膜の作製と特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      森 雅斗、植田 研二、鈴木 健太、浅野 秀文
    • 学会等名
      第79回日本応用物理学会秋季学術講演会、2018年9月20日(名古屋国際会議場)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] トポロジカル半金属LaBi薄膜の作製と電気伝導特性2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木 健太、森 雅斗、羽立 康浩、植田 研二、浅野 秀文
    • 学会等名
      第6回応用物理学会名古屋大学スチューデントチャプター東海地区学術講演会、2018年11月25日(名古屋大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノウォール/ダイヤモンド光メモリスタの電気伝導特性2018

    • 著者名/発表者名
      今井 祐太、伊藤 秀治、水野 雄貴、植田 研二、浅野 秀文
    • 学会等名
      第6回応用物理学会名古屋大学スチューデントチャプター東海地区学術講演会、2018年11月25日(名古屋大学)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 反強磁性絶縁体SmFeO3を用いたマルチフェロイック積層膜の作成と評価2017

    • 著者名/発表者名
      黒田 基規、棚橋 直也、羽尻 哲也、植田 研二、浅野 秀文
    • 学会等名
      第64回 応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photoconductive characteristics of graphene/diamond heterojunctions2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda
    • 学会等名
      CCMR2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ambipolar transport and modulation of electronic properties of Mn2CoAl films by ionic liquid gating2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S. Hirose, M. Mori, H. Asano
    • 学会等名
      SSDM2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of carbon nanowalls/diamond heterojunctions and their electronic properties2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, H. Itou, H. Asano
    • 学会等名
      MRS2017-fall meetings
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ambipolar transport in Mn2CoAl spin gapless semiconductors by ionic liquid gating2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S. Hirose, M. Mori, H. Asano
    • 学会等名
      MRS2017-fall meetings
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiferroic properties of heterostructures using antiferromagnetic insulator SmFeO32017

    • 著者名/発表者名
      M. Kuroda, T Hajiri. N. Tanahashi, K. Ueda, and H. Asano
    • 学会等名
      62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ノンコリニア型反強磁性絶縁体SmFeO3のエピタキシャル薄膜における磁化のエンハンスメント2017

    • 著者名/発表者名
      棚橋 直也, 黒田 基規, 羽尻 哲也, 植田 研二, 浅野 秀文
    • 学会等名
      第78回日本応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノウォール/ダイヤモンドヘテロ接合の作製と電気特性2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 秀治, 植田 研二, 浅野 秀文
    • 学会等名
      第78回日本応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ホイスラースピンギャップレス半導体Mn2CoAlにおける電界誘起両極性伝導2017

    • 著者名/発表者名
      植田 研二、広瀬 慎吾、森 雅斗、浅野 秀文
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ホイスラースピンギャップレス半導体Mn2CoAl薄膜の作製とデバイス応用2017

    • 著者名/発表者名
      植田 研二
    • 学会等名
      第五回ホイスラー化合物熱電素子材料による廃熱発電研究会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノウォール/ダイヤモンド接合における光誘起巨大伝導度変調2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 秀治, 植田 研二, 浅野 秀文
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Unusual magnetoresistance in heusler compounds antiferromagnet/ferromagnet bilayers2016

    • 著者名/発表者名
      M. Matsushita, T. Hajiri, K. Ueda and H. Asano
    • 学会等名
      MMM 2016
    • 発表場所
      New Orleans, USA
    • 年月日
      2016-10-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of graphene/diamond heterojunctions and their electronic properties2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S.Aichi, and H. Asano
    • 学会等名
      SSDM2016
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      2016-09-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] グラフェン/ダイヤモンド接合における光・熱誘起伝導度変化2016

    • 著者名/発表者名
      植田研二,浅野秀文
    • 学会等名
      第77回 応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Photo and/or heat induced large conductivity change in graphene/diamond heterojunctions2016

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, S.Aichi, and H. Asano
    • 学会等名
      ICDCM2016
    • 発表場所
      Montpelier, France
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 研究者所属研究室HP

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 研究者のHP

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/k-ueda/index.htm

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 個人のHP

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/k-ueda/index.htm

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 研究室のHP

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 個人ホームページ

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/k-ueda/index.htm

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www.numse.nagoya-u.ac.jp/F5/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 名古屋大学教員プロフィール

    • URL

      http://profs.provost.nagoya-u.ac.jp/view/html/100002231_ja.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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