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半導体表面・界面におけるスピン輸送エンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 16H06089
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 電子デバイス・電子機器
研究機関京都大学

研究代表者

安藤 裕一郎  京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (50618361)

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
25,870千円 (直接経費: 19,900千円、間接経費: 5,970千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2016年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円)
キーワード半導体 / スピントロニクス / 界面 / 表面 / トポロジカル絶縁体 / スピン流 / 表面状態 / スピン輸送
研究成果の概要

.本研究では(A)シリコン・ゲルマニウム反転層,(B)ガリウムヒ素・インジウムヒ素系2次元電子ガス,(C)トポロジカル絶縁体表面および(D) LaAlO3/SrTiO3二次元電子ガスという4つの異なる特性を有する“表面・界面”を用いたスピン流輸送特性を解明し,その包括的理解を行った.トポロジカル絶縁体では銅をチャネルとしたスピンバルブ素子を作製し,非常に高効率なスピン流電流変換現象を検出した.この変換効率はこれまで報告されている物質の中でもっとも高い変換効率を示した.またLaAlO3/SrTiO3二次元電子ガスでは新たに強磁性体接合の近接効果に由来する異方性磁気抵抗効果を検出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

LSIは構成素子の微細化により高性能化を果たしてきたが,現在,様々な要因から物理的限界に直面しつつある.そのような中,電子のスピンを活用するスピントロにクスが注目されている.これまでのスピントロニクスの研究はバルク材料を対象としてきた.しかし,デバイスの微細化に伴い表面・界面の寄与・影響が顕在化している.したがって,実用レベルの微細デバイスでは表面・界面を対象としたスピントロニクス技術が極めて重要になると考えられる.本研究ではこのような界面や表面をフィールドとしたスピントロニクス技術を確立することを目的とする.

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

    (24件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 5件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 9件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Thermally Generated Spin Signals in a Nondegenerate Silicon Spin Valve2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Naoto、Ando Yuichiro、Koike Hayato、Miwa Shinji、Suzuki Yoshishige、Shiraishi Masashi
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 9 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.9.054002

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-wave-induced lateral temperature gradient in a YIG thin film/GGG system excited in an ESR cavity2018

    • 著者名/発表者名
      Ei Shigematsu, Yuichiro Ando, Sergey Dushenko, Teruya Shinjo, and Masashi Shiraishi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 号: 21 ページ: 212401-212401

    • DOI

      10.1063/1.5022452

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tunable inverse spin Hall effect in nanometer-thick platinum films by ionic gating2018

    • 著者名/発表者名
      Sergey Dushenko, Masaya Hokazono, Kohji Nakamura, Yuichiro Ando, Teruya Shinjo & Masashi Shiraishi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 号: 1 ページ: 444873-444873

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05611-9

    • NAID

      120006497397

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin-orbit coupling induced by bismuth doping in silicon thin films2018

    • 著者名/発表者名
      F. Rortais, S. Lee, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Ando, and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 12 ページ: 122408-122408

    • DOI

      10.1063/1.5046781

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strong evidence for d-electron spin transport at room temperature at a LaAlO3/SrTiO3 interface2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ohshima, Y. Ando, K. Matsuzaki, T. Susaki, M. Weiler, S. Klingler, H. Huebl, E. Shikoh, T. Shinjo, S.T.B. Goennenwein and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Nature Materials

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 609-614

    • DOI

      10.1038/nmat4857

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation of spin scattering mechanism in silicon channels of Fe/MgO/Si lateral spin valves2017

    • 著者名/発表者名
      Lee Soobeom、Yamashita Naoto、Ando Yuichiro、Miwa Shinji、Suzuki Yoshishige、Koike Hayato、Shiraishi Masashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 19 ページ: 192401-192401

    • DOI

      10.1063/1.4982966

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Spin injection into silicon detected by broadband ferromagnetic resonance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ohshima, S. Klingler, S. Dushenko, Y. Ando, M. Weiler, H. Huebl, T. Shinjo, S. Goennenwein and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 110 号: 18 ページ: 182402-1

    • DOI

      10.1063/1.4983012

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Transport and spin conversion of multicarriers in semimetal bismuth2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Emoto, Yuichiro Ando, Gaku Eguchi, Ryo Ohshima, Eiji Shikoh, Yuki Fuseya, Teruya Shinjo, and Masashi Shiraishi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 17 ページ: 174428-174428

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.174428

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of large spin accumulation voltages in non-degenerate Si spin devices due to spin drift effect2016

    • 著者名/発表者名
      T. Tahara, Y. Ando, M. Kamno, H. Koike, K Tanaka, S. Miwa, Y. Suzuki, T. Sasaki, T. Oikasa, and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 93 号: 21 ページ: 214406-214406

    • DOI

      10.1103/physrevb.93.214406

    • 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] Switching of charge-current-induced spin polarization in the topological insulator BiSbTeSe22016

    • 著者名/発表者名
      Fan Yang, Subhamoy Ghatak, A. A. Taskin, Kouji Segawa, Yuichiro Ando, Masashi Shiraishi, Yasushi Kanai, Kazuhiko Matsumoto, Achim Rosch, and Yoichi Ando
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 94 号: 7 ページ: 075304-075304

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.075304

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin to Charge Interconversion Phenomena in the Interface and Surface States2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando and Masashi Shiraishi
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 号: 1 ページ: 011001-011001

    • DOI

      10.7566/jpsj.86.011001

    • NAID

      210000134205

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gate-tunable spin-charge conversion and a role of spin-orbit interaction in graphene2016

    • 著者名/発表者名
      S. Dushenko, H. Ago, K. Kawahara, T. Tsuda, S. Kuwabata, T. Takenobu, T. Shinjo, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 116 号: 16 ページ: 166102-166102

    • DOI

      10.1103/physrevlett.116.166102

    • NAID

      120005756299

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Bias dependence of spin accumulation voltages in non-degenerate Si spin valves2019

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, F. Rortais, R. Ohshima, Y. Ando, S. Miwa, Y. Suzuki, H. Koike and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Control over ISHE in a platinum film by ionic gating2019

    • 著者名/発表者名
      S. Dushenko, M. Hokazono, K. Nakamura, T. Shinjo, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Induced Spin-Orbit Coupling in Silicon Thin Films by Bismuth Doping2019

    • 著者名/発表者名
      F. Rortais, S. Lee, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Induced Spin-Orbit Coupling in Silicon Thin Films by Bismuth Doping2019

    • 著者名/発表者名
      F. Rortais, S. Lee, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      14th Joint MMM-Intermag
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-charge interconversion in topological surface states detected by copper-based lateral spin valves2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      One-Day Symposium on Spintronic Properties of Graphene and Related 2D Materials
    • 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] Spin-charge interconversion in topological surface states2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      第42回 日本磁気学会学術講演会 シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Room temperature operation of silicon-based spin transistors2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando, Hayato Koike,Lee Soobeom,Shinji Miwa, Yoshishige Suzuki, and Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      ICSI-10
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin to charge conversion in graphene and carbon nanotube mats2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando, Sergey Dushenko, Ei Shigematsu, and Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      SPIE
    • 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] Spin-charge conversion in Bi1-xSbx layer2017

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando, Ryouhei Kumamoto, Sergey Dushenko, Teruya Shinjo, and Masashi Shiraishi
    • 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)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] シリコンスピントロニクスの現状と将来展望2017

    • 著者名/発表者名
      安藤 裕一郎,小池 勇人,白石誠司
    • 学会等名
      シリサイド半導体研究会
    • 発表場所
      八州学園大学(神奈川県横浜市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Room temperature operation of silicon based spin MOSFET with a large spin accumulation2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando and Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      SPIE Nanoscience + Engineering
    • 発表場所
      サンディエゴ(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge Conversion in Graphene and Carbon Nanotube2016

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando, Sergey Dushenko, and Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS)
    • 発表場所
      ハワイ島(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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