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二次元電子系におけるラシュバ型スピン軌道相互作用の制御とスピン輸送物性の研究

研究課題

研究課題/領域番号 16J00485
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 応用物性
研究機関京都大学

研究代表者

大島 諒  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2019-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2018年度)
配分額 *注記
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2018年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードスピントロニクス / 高周波測定 / 磁化ダイナミクス / 二次元電子系 / 酸化物ヘテロ接合 / シリコン
研究実績の概要

研究課題として酸化物ヘテロ接合界面(LaAlO3/SrTiO3, LAO/STO)に形成される二次元電子系における電子スピンの制御を目的としています。第1年度目においてLAO/STO界面におけるスピン輸送の実証、および実験的にスピン緩和長の見積りを達成し、その結果がNature Materials誌に掲載されました。本年度は得られた結果をもとに国内外へ向けて自身の成果を発表することに努めました。具体的には招待講演を含んだ講演を国内外で4件行いました。その結果、雑誌「固体物理」への寄稿、来年度開催予定の国際会議における招待講演の発表依頼、更に賞の受賞しました。
また、LAO/STO界面での輸送実験の対照実験として用いた、最大40 GHzの高周波を用いた強磁性共鳴測定について、この技術をシリコン(Si)へのスピン注入に応用する手法を研究し、その内容がApplied Physics Letters誌に掲載されるに至りました。従来Siへのスピン注入は数百ナノメートルレベルの微細加工技術や、電極・トンネル膜などの結晶成長技術、多段階プロセスといった複数の要素技術と時間を経てデバイス作製し、測定を行っています。我々の研究グループではSiスピンデバイスのMOSFET動作を世界に先駆けて成功しましたが、最適化を目指す上でデバイス作製課程の複雑さが課題となっていました。今回提案した手法ではSi上に強磁性薄膜を微細加工なく成膜するだけの簡単なデバイス構造で、容易にスピン注入効率を測定できる手法です。広帯域の高周波を用いることでスピン注入効率を測定できます。実際に基板のドーピング濃度を変化させたときパラメータが変化し、その変化がスピン注入による変化であることを(i)強磁性体薄膜の膜厚変化と(ii)スピン流が注入できないよう絶縁層を挟むことで効果が消失するといった対照実験を行うことで確認しました。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Walther-Meissner-Institute/Technical University of Munich/Nanosystems Initiative Munich(Germany)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] LaAlO3/SrTiO3界面で誘起される2次元電子系を用いた室温スピン輸送2018

    • 著者名/発表者名
      大島諒、安藤裕一郎、白石誠司
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 53 ページ: 71-81

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [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] 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
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative investigation of the inverse Rashba-Edelstein effect in Bi/Ag and Ag/Bi on YIG2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsushima, Y. Ando, S. Dushenko, R. Ohshima, R. Kumamoto, T. Shinjo and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Applied Physics Leters

      巻: 110 号: 7 ページ: 072404-072404

    • DOI

      10.1063/1.4976691

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [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] Significant reduction in spin pumping efficiency in a platinum/yttrium iron garnet bilayer at low temperature2016

    • 著者名/発表者名
      E. Shigematsu, Y. Ando, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Higuchi,T. Shinjo, H.J. von Bardeleben and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 号: 5 ページ: 053002-053002

    • DOI

      10.7567/apex.9.053002

    • NAID

      210000137891

    • 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] Room temperature spin transport at LaAlO3/SrTiO3 interfaces2018

    • 著者名/発表者名
      R. Ohshima
    • 学会等名
      Spintronics Ⅺ of the SPIE Optics ans Photonics conference
    • 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 transport via d-electrons 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. Hubel, E. Shikoh, T. Shinjo, S.T.B. Goennenwein and M. Shiraishi
    • 学会等名
      The Spintronics and Core-to-Core Workshop 2017
    • 発表場所
      千里阪急ホテル
    • 年月日
      2017-03-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Detection of the spin injection into silicon by broadband ferromagnetic resonance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ohshima, Y. Ando, M. Weiler, S. Klingler, H. Hubel, T. Shinjo, S.T.B. Goennenwein and M. Shiraishi
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting
    • 発表場所
      New Orleans
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Realization of d-electron spin transport 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. Hubel, E. Shikoh, T. Shinjo, S.T.B. Goennenwein and M. Shiraishi
    • 学会等名
      Nano Spin Conversion Science Annual Report Meeting
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 年月日
      2017-03-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Observation of the spin transport at a LaAlO3/SrTiO3 interface at room temperature2017

    • 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
    • 学会等名
      第78回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] 酸化物ヘテロ接合を用いたスピン輸送の観測2017

    • 著者名/発表者名
      大島諒、安藤裕一郎、松崎功佑、須崎友文、Mathias Weiler、Stefan Klingler、Hans Huebl、仕幸英治、新庄輝也、Sebastian T. B. Goennewein、白石誠司
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成29年度第2回講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Observation of the spin transport in a d-electron two-dimensional electron gas at the oxide 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
    • 学会等名
      TOP-SPIN3: Spin and Topological Phenomena in Nanostructures Towards Topological Materials Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Realization of d-electron spin transport in oxide-based two-dimensional electron gas at room temperature2017

    • 著者名/発表者名
      R. Ohshima
    • 学会等名
      62th Annual Magnetism & Magnetic Materials Conference
    • 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] Investigation of spin to charge conversion at Bi/Ag interface on yttrium iron garnet2016

    • 著者名/発表者名
      M. Matsushima, S. Dushenko, R. Ohshima, Y. Ando, T. Shinjo and M. Shiraishi
    • 学会等名
      61st Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 発表場所
      New Orleans
    • 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] 広帯域を用いた強磁性共鳴によるSiへのスピン注入の観測2016

    • 著者名/発表者名
      大島諒、安藤裕一郎、Mathias Weiler、Stefan Klingler、Hans Hubel、新庄輝也、Sebastian T.B. Goennenwein、白石誠司
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Investigation of the inverse Rashba-Edelstein effect in Bi/Ag/YIG and Ag/Bi/YIG2016

    • 著者名/発表者名
      M. Matsushima, S. Dushenko, R. Ohshima, Y. Ando, T. Shinjo and M. Shiraishi
    • 学会等名
      9th International Conference on Physics and Applications of Spin-Related Phenomena in Solids
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-08-08
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] 酸化物絶縁体の界面で室温スピン輸送を達成 -シリコンを凌駕する半導体素材の発掘が進展-

    • URL

      http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2016/170214_2.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] コンピューター省エネ期待、電子のスピン制御 京大で開発

    • URL

      http://www.kyoto-np.co.jp/environment/article/20170214000017

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] A new spin on electronics

    • URL

      https://www.ph.tum.de/latest/news/spintronics/?tag=TUPHDEP

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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