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非対称ポテンシャルを用いたスピンダイナミクス整流素子の作製と物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 17104005
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京大学

研究代表者

大谷 義近  東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610)

研究分担者 木村 崇  東京大学, 物性研究所, 助教 (80360535)
ハムル ヤロスラフ  理化学研究所, フロンティア研究システム, 研究員
原 正大  理化学研究所, フロンティア研究システム, 研究員 (90392167)
ノリ フランコ  理化学研究所, フロンティア研究システム, チームリーダー (50415262)
研究期間 (年度) 2005 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
80,080千円 (直接経費: 61,600千円、間接経費: 18,480千円)
2009年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2008年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2007年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2006年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2005年度: 38,870千円 (直接経費: 29,900千円、間接経費: 8,970千円)
キーワード金属スピントロニクス / 金属ナノ磁性 / スピンホール効果 / ナノ磁壁 / 非対称ポテンシャル / スピントロニクス / 分子モーター / ラチェット駆動 / スピン流 / 磁壁モーター / スピントルク
研究概要

以下の3つの主要テーマについて研究を遂行し成果を得た。
1.磁気リング構造における磁壁ペアのラチェット回転運動
本研究を通じて磁壁対のフラッシィングラチェット回転運動を誘導し、二次元電子ガスの曲がり抵抗を用いて、その運動形態を検出する手法を確立した。一つの応用としてスピン誘導起電力の測定を試みたが、出力が予想より小さく検出が困難であった。本研究を通じて得られた知見を基に、素子構造の改良など今後の研究課題としたい。
2.磁気ゲートを用いた調整可能な磁壁ピン止め素子
静磁気相互作用による磁壁ピン止めを一対の強磁性細線を用いて引き起こすゲート形状の設計と実験検証を完了した。二つの強磁性細線の磁化状態を外部磁場により平行から反平行状態に配行することにより、磁壁のピン止めを有効にすることが可能となった。この手法は磁壁のラチェット駆動や演算素子の構成要素となる可能性を示唆する。
3.スピン整流素子
スピン偏極していない電流からスピン流を取りだすスピン整流法としてスピンホール効果が有効であることを実験的に示した。効果の最適化に取り組んだ結果、スピン吸収法を用いることにより、従来半導体試料で観測されている素子と比べ1000倍大きな効果を室温で観測することに成功した。

報告書

(6件)
  • 2009 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (53件)

すべて 2009 2008 2007 2006 2005 その他

すべて 雑誌論文 (30件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (18件) 図書 (1件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Simulations of the dynamic switching of vortex chirality in magnetic nanodisks by a uniform field pulse2009

    • 著者名/発表者名
      R.Antos, Y.Otani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 80

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Coherent Suppression of Magnetization Precession in Presence of Spin Waves in a Ni_<81>Fe_<19> Microwire2009

    • 著者名/発表者名
      A.Barman, T.Kimura, Y.Fukuma, Y.Otani
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Magn. 45

      ページ: 4104-4107

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Hall effect in Molybdenum wires2009

    • 著者名/発表者名
      M.Morota, K.Ohnishi, T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 105

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant spin-accumulation signal and pure spin-current-induced reversible magnetization switching2008

    • 著者名/発表者名
      T. Yang, T. Kimura and Y. Otani,
    • 雑誌名

      Nature Physics 4

      ページ: 851-854

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Current-excited magnetization reversal under in-plane magnetic field in a nanoscaled ferromagnetic wire2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Togawa, T. Kimura, K. Harada, T. Matsuda, A. Tonomura, Y. Otani and T. Akashi
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 92

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin current absorption and spin Hall effects in ferromagentic/nonmagnetic hybrid structures(invited)2008

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, Y. Otani and L. Vila
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 103

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of the spin Hall effect in Ptnanowires : Size and temperature effects2007

    • 著者名/発表者名
      L. Vila, T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 99

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Controlled depinning of domain walls in a ferromagnetic ring circuit2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 90

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Room temperature reversible spin Hall effect2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, Y. Otani, T. Sato, S. Takahashi, S. Maekawa
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 98

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Rotational dynamics of paired nano-dom ain walls confined in an elliptical ring2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, J. Shibata, T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      J.Magn.Magn.Mater. 310

      ページ: 2451-2452

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Magnetization process in a ferromagnetic disk measured by a semiconductor two-dimensional electron gas2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, Y. Otani
    • 雑誌名

      J.Appl.Phys. 101

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Domain wall nucleation assisted by nonlocal spin injection2007

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      J.Phys.D : Appl.Phys.: Special Issue 40

      ページ: 1285-1288

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Evolution of the spin Hall effect in Pt nanowires:Size and temperature effects2007

    • 著者名/発表者名
      L.Vila, T.Kimura and Y.Otani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett 99

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Controlled depinning of domain walls in a ferromagnetic ring circuit2007

    • 著者名/発表者名
      M.Hara, T.Kimura and Y.Otani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett 90

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large spin accumulation in a Permalloy/Silver lateral spin valve2007

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, and Y.Otani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett 99

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Domain wall nucleation assisted by nonlocal spin injection2007

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      J. Phys. D : Appl. Phys. 40

      ページ: 1285-1288

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetization process in a ferromagnetic disk measured by a semiconductor two-dimensional electron gas2007

    • 著者名/発表者名
      M.Hara, Y.Otani
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys. 101

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Rotational dynamics of paired nano-domain walls confined in an elliptical ring2007

    • 著者名/発表者名
      M.Hara, J.Shibata, T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      J. Magn. Magn. Mater. 310

      ページ: 2451-2452

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Room temperature reversible spin Hall effect2007

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, Y.Otani, T.Sato, S.Takahashi, S.Maekawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett. 98

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Control of domain wall pinning by a switchable magnetic gate2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, J. Shibata, T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 89

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Detection of magnetic state in a nano-scale ferromagnetic ring by using ballistic semiconductor two-dimensional electron gas2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, J. Shibata, T. Kimura, Y. Otani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett 88

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] T. Kimura, Y. Otani, J. Hamrle2006

    • 著者名/発表者名
      Switching magnetization of nanoscale ferromagnetic particle using nonlocal spin in jection
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [雑誌論文] Contral of domain wall pinning by a switchable magnetic gate2006

    • 著者名/発表者名
      M.Hara, J.Shibata, T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett. 89

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Temperature dependence of intrinsic switching current of a Co nanomagnet2006

    • 著者名/発表者名
      T.Yang, A.Hirohata, M.Hara, T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      Appl. Phjys. Lett. 89

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Switching magnetization of nanoscale ferromagnetic particle using nonlocal spin injection2006

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, Y.Otani, J.Hamrle
    • 雑誌名

      Phys.Rev.Lett. 96

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Detection of magnetic state in a nano-scale ferromagnetic ring by using ballistic semiconductor two-dimensional electron gas2006

    • 著者名/発表者名
      M.Hara, J.Shibata, T.Kimura, Y.Otani
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett. 88

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Determination of magnetic vortex chirality using lateral spin valve geometry2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, Y.Otani, J.Hamrle
    • 雑誌名

      Appl.Phys.Lett 87

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Influence of Au Capping Layer on Spin Accumulation in a Lateral Spin-Valve Structure2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, J.Hamrle, Y.Otani
    • 雑誌名

      IEEE Trans.Magn 41

      ページ: 2600-2602

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Estimation of spin-diffusion length from the magnitude of spin-current absorption : Multiterminal ferromagnetic /nonferromagnetic hybrid structures2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, J.Hamrle, Y.Otani
    • 雑誌名

      Phys.Rev.B 72

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of probe configuration on spin accumulation in lateral spin valve structure2005

    • 著者名/発表者名
      T.Kimura, J.Hamrle, Y.Otani, K.Tsukagoshi, Y.Aoyagi
    • 雑誌名

      J.Magn.Magn.Mater. 286

      ページ: 88-90

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Efficient spin accumulation and pure-spin-current-induced magnetization switching(in vited)2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Otani
    • 学会等名
      20th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
    • 発表場所
      Berlin, Germany
    • 年月日
      2009-07-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Spin current generation and manipulation in magnetic and non-magnetic hybrid nano-structures(invited),2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Otane
    • 学会等名
      Spin Phenomena in Reduced Dimensions
    • 発表場所
      Regensburg, Germany
    • 年月日
      2008-09-25
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spin currents, spin dynamics and spin Hall effect in metallic nanostruc tures2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      IEEE MML 2007
    • 発表場所
      University of Western Australia, Perth, Australia (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Switching behaviors of Co nano-rings in the current-perpendicular-to-plane configuration2007

    • 著者名/発表者名
      T. Yang, A. Hirohata, M. Hara, T. Kimura, Y. Otani
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin Hall effect in metallic systems2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      ATI Intern ational workshop & IFCAM Internati onal workshop on Spin currents
    • 発表場所
      Sendai (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Magnetic interactions in nano-materials (invited)2007

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      1^<st> Annual Symposium on Japanese-French Frontiers of Science
    • 発表場所
      Fujisawa
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Detection of paired domain walls in a ferrmagnetic ring by a bend resistandce measurement2007

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, T. Klmura and Y. Otani
    • 学会等名
      17th lnternational Conference on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems(EP2DS-17),
    • 発表場所
      Genova,Italy
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Manipulation of magnetization and domain walls by non-local spin injection2006

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, Y. Otani
    • 学会等名
      378^<th> WE-Heraues-Seminar Spin Torque in Magnetic Nanostructures
    • 発表場所
      Physikzentrum Band Honnef, Germany (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin current manipulation and spin transfer effect in lateral spin valve devices2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani, T. Kimura
    • 学会等名
      The International Workshop on Spin Transfer (IWST 2006)
    • 発表場所
      Nacny, France (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Rotational dynamics of paired nano-domain walls confined in an elliptical ring2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, J. Shibata, T. Kimura, Y. Otani
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism (ICM2006)
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Domain wall nucleation assisted by non-local spin injection2006

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura, Y. Otani
    • 学会等名
      19^<th> International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS2006)
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Controllable domain wall pinning by an adjustable magnetic gate2006

    • 著者名/発表者名
      M. Hara, J. Shibata, T. Kimura, Y. Otani
    • 学会等名
      19^<th> International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces (ICMFS2006)
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Manipulation of spin-current accumulation and spin transfer in lateral geometries2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      3^<rd> Joint European Magnetic Symposis (JEMS06)
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin-current absorption and torque effects in lateral geometries2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      5^<th> International Workshop on Surface Interface and Thin Film Physics
    • 発表場所
      Shanghai China (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin-transfer induced magnetization reversal in lateral devices (invited)2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      Workshop on the latest developments in spin currents in metals and semiconductors
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Spin-torque effects due to pure spin currents in lateral geometries2006

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      Baltimore, USA (invited)
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Manipulation of the magnetic state of a small ferromagnetic particle by means of non-local spin-injection techniques2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani, T. Kimura
    • 学会等名
      50^<th> Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • 発表場所
      San Jose, USA
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [学会発表] Magnetization reversal of ferromagnetic nano-dot by non local spin inje ction2005

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani, T. Kimura
    • 学会等名
      8^<th> International Symposium on Foun dations of Quantum Mechanics in the Light of New Technology (ISQM-Tokyo'05)
    • 発表場所
      Hatoyama, Japan
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [図書] 21世紀の物質科学2008

    • 著者名/発表者名
      大谷義近, 他
    • 総ページ数
      95
    • 出版者
      培風館
    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/indexjpn.html

    • 関連する報告書
      2009 研究成果報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/indexjpn.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/indexipn.html

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/indexjpn.html

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2020-05-15  

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