強磁性絶縁体を用いたゲルマニウム中への純スピン流生成技術の開発

• 研究課題/領域番号: 16K18080
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 福岡大学
• 研究代表者: 笠原 健司 福岡大学, 理学部, 助教 (00706864)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: スピン波 / ゲルマニウム / スピン注入 / スピントロニクス / 純スピン流 / 強磁性絶縁体

研究成果の概要

研究代表者は、有機金属分解法で用いる前駆体膜に電子線照射を行うことで、ドライエッチングプロセスを用いることなく、高品質なイットリウム鉄ガーネットの微細パターンを形成することに成功した。また、強磁性金属のパーマロイ(Py)と励起アンテナ間の距離を変調させることで、Py中を伝播する静磁表面波の非相反性の強さを変調できることを明らかにした。更に、金誘起層交換成長法により作製した擬似単結晶Geを用いて、薄膜トランジスタを作製し、400Cのポストアニールがその特性を改善させることを明らかにした。これらの基礎的な技術を組み合わせることで、強磁性絶縁体からGeのスピン注入技術の実現が可能となる。

研究成果

• [雑誌論文] Preparation of epitaxial yttrium-iron garnet micropatterns using metal-organic decomposition with electron-beam irradiation (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kasahara and Takashi Manago
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 11 ページ: 110303-110303
  • DOI: 10.7567/jjap.56.110303
  • NAID: 210000148402
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Effect of post annealing on hole mobility of pseudo-single-crystalline germanium films on glass substrates (2017)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kasahara, Hidenori Higashi, Mario Nakano, Yuta Nagatomi, Keisuke Yamamoto, Hiroshi Nakashima, and Kohei Hamaya
  • 雑誌名: Material Science in Semiconductor Processing 巻: 印刷中
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of distance between a magnet layer and an excitation antenna on the nonreciprocity of magnetostatic surface waves (2016)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kasahara, Masaki Nakayama, Xiaorui Ya, Kimihide Matsuyama and Takashi Manago
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 1 ページ: 010309-010309
  • DOI: 10.7567/jjap.56.010309
  • NAID: 210000147321
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 電子線照射有機金属分解法によるBi置換YIG微細パターンの作製 (2018)
  • 著者名/発表者名: 笠原 健司, 眞砂 卓史
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 磁性体準周期グレーティング構造の作製とスピン波測定 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川崎 連, 中⼭ 和之, 冨⽥ 知志, 笠原 健司, 眞砂 卓史, 細⽷ 信好, 柳 久雄
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] 準周期グレーティングによる静磁表面波の局在化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中山和之, 冨田知志, 川崎連, 笠原健司, 細糸信好, 柳久雄, 眞砂卓史
  • 学会等名: 日本物理学会第73回年次大会
• [学会発表] 静磁表面波の非相反性におけるアンテナ形状依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田晃治，笠原健司，眞砂卓史
  • 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)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] InSb薄膜ホール素子による微小磁場計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 眞砂卓史, 笠原健司, 柴崎一郎
  • 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)
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] ホール素子による微小磁場計測の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 眞砂 卓史, 笠原 健司, 西村 和浩, 柴崎 一郎
  • 学会等名: 第３４回「センサ・マイクロマシンと応用システム」シンポジウム
• [学会発表] 電子線照射有機金属分解法によるYIG微細パターンの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠原 健司、香野 淳、眞砂 卓史
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] マイクロマグネティックシミュレーションによる静磁表面スピン波の非相反性の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 柴田 晃治、笠原 健司、中山 和之、眞砂 卓史
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] フィボナッチ格子を持つマグノニック結晶のスピン波特性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 中山 和之、冨田 知志、笠原 健司、諏訪 智巳、細糸 信好、柳 久雄、眞砂 卓史
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] Finely controlled heterointerfaces between Ge(111) and metallic alloys or insulators for next generation Ge-based devices (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Hamaya, S. Yamada, K. Kasahara, and T. Kanashima
  • 学会等名: PRiME 2016/230th ECS Meeting
  • 発表場所: Hawaii convention center (Honolulu)
  • 年月日: 2016-10-02
• [学会発表] Control of the nonreciprocity of magnetostatic surface wave in a ferromagnetic metal (2016)
  • 著者名/発表者名: 笠原健司, 牙暁瑞, 松山公秀, 眞砂卓史
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ(新潟県)
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Effect of post annealing on hole mobility of pseudo-single-crystalline germanium thin-film-transistors on glass substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kasahara, H. Higashi, M. Nakano, Y. Nagatomi, K. Yamamoto, H. Nakashima, and K. Hamaya
  • 学会等名: ISTDM2016
  • 発表場所: 名古屋大(愛知県)
  • 年月日: 2016-06-07