• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

原子層積層構造の空間反転対称性の制御によるスピン流の生成

研究課題

研究課題/領域番号 17K05484
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 物性Ⅰ
研究機関北海道大学

研究代表者

明楽 浩史  北海道大学, 工学研究院, 教授 (20184129)

研究分担者 鈴浦 秀勝  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10282683)
江上 喜幸  北海道大学, 工学研究院, 助教 (20397631)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワードスピントロニクス / 原子層 / 原子鎖 / スピン流 / スピン偏極 / スピンフィルター / エーデルシュタイン効果 / スピンホール効果 / スピン分裂 / スピン緩和 / スピンエレクトロニクス
研究成果の概要

系に空間反転対称性の破れ(あるいは局所的な空間反転対称性の破れ)がある場合、電流を流すことでスピン角運動量の偏りが系全体で(あるいは局所的に)発生する。この電流誘起スピン偏極は、電極と接続することによりスピン流として取り出すことができる。本研究では、(1) 原子をらせんに沿って並べた原子鎖において、らせんの曲率や捩率を変えて空間反転対称性を制御することにより電流誘起スピン偏極を大きく変えられることを示した。また、(2) IV族元素からなる原子層において電子密度を変えることにより電流誘起スピン偏極の向きが反転することを見い出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、系の空間反転対称性と系に電流を流したときに発生するスピン偏極の関係をらせん状原子鎖と IV族原子層に対して解明したという基礎物理学上の意義をもつとともに、スピン流生成の効率向上のための指針という工学的意義をもつ。電流誘起スピン偏極から取り出されるスピン流はスピントロニクスにおいて磁化反転に用いられているので、電流誘起スピン偏極を増大させることができれば磁化反転の高速化につながり社会的にも波及効果が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (52件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (45件) (うち国際学会 7件)

  • [雑誌論文] Gate-Voltage-Induced Switching of the Spin-Relaxation Rate in a Triple-Quantum-Well Structure2020

    • 著者名/発表者名
      Iijima Tomonori、Akera Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 13 号: 6

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.13.064075

    • NAID

      120006880729

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppressing effective magnetic field and spin-relaxation rate by tuning barrier compositions in a (111) quantum well2020

    • 著者名/発表者名
      Iijima Tomonori、Egami Yoshiyuki、Akera Hiroshi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: 10 ページ: 100901-100901

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abb3d5

    • NAID

      120007147240

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] D'yakonov-Perel' spin relaxation in a bilayer with local structural inversion asymmetry2020

    • 著者名/発表者名
      Hayashida Kenji、Akera Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 101 号: 3 ページ: 035306-17

    • DOI

      10.1103/physrevb.101.035306

    • NAID

      120006809285

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Antiparallel spin Hall current in a bilayer with skew scattering2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Toshiya、Akera Hiroshi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 100 号: 12 ページ: 125307-110

    • DOI

      10.1103/physrevb.100.125307

    • NAID

      120006764190

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on electron transport through Mn(dmit)2 molecular junction depending on relative angle between ligands2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami and M. Taniguchi
    • 雑誌名

      Jpn. J. App. Phys.

      巻: 57 号: 2 ページ: 021601-021601

    • DOI

      10.7567/jjap.57.021601

    • NAID

      210000148590

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-principles study on electron transport through BN-dimer embedded zigzag carbon nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami and H. Akera
    • 雑誌名

      Physica E

      巻: 88 ページ: 212-217

    • DOI

      10.1016/j.physe.2017.01.002

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling Rashba spin-orbit interaction in quantum wells by adding symmetric potential2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami and H. Akera
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Express

      巻: 10 号: 6 ページ: 063007-063007

    • DOI

      10.7567/apex.10.063007

    • NAID

      120006470990

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] n型強磁性半導体量子井戸におけるp-d交換相互作用によるスピン軌道相互作用の理論2021

    • 著者名/発表者名
      林田健二, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性が破れたⅣ族原子層における電流誘起スピン偏極2021

    • 著者名/発表者名
      大原浩平, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸における反平行スピンホール流の交流応答2021

    • 著者名/発表者名
      石川俊也, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 三重障壁構造における電流誘起スピン偏極とスピン流2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄太, 北川雄真, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] IV族原子層のツイスト積層構造におけるスピン流2021

    • 著者名/発表者名
      北川雄真, 鈴木雄太, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] s-dおよびp-d相互作用をもつ系におけるRashba型スピン軌道相互作用の理論2020

    • 著者名/発表者名
      林田健二, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] h-BN双晶界面に由来するHelical channels2020

    • 著者名/発表者名
      石川達也, 江上喜幸, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] IV族原子層積層構造におけるスピンホール流2020

    • 著者名/発表者名
      北川雄真, 鈴木雄太, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原子層ヘテロ接合系における透過率のバレー依存性2020

    • 著者名/発表者名
      石川俊也, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原子層フォスフォレンにおける電流誘起スピン偏極2020

    • 著者名/発表者名
      氏家勇, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] らせん状原子鎖における電流誘起スピン偏極とスピン偏極電流2020

    • 著者名/発表者名
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性をもつ二重量子井戸構造におけるスピンホール流2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木雄太, 北川雄真, 手塚信一郎, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸における電流誘起スピン偏極2020

    • 著者名/発表者名
      林田健二, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 螺旋状原子鎖におけるスピン偏極電流2020

    • 著者名/発表者名
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 第一原理計算に基づく空間反転対称性の破れたⅣ族原子層における電流誘起スピン偏極2020

    • 著者名/発表者名
      大原浩平, 江上喜幸, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 原子層面内ヘテロ構造におけるバレー依存伝導2020

    • 著者名/発表者名
      石川俊也, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] (111)非対称二重量子井戸におけるスピン緩和スイッチング2019

    • 著者名/発表者名
      飯島智徳, 江上喜幸, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性が破れたスタネンにおける電流誘起スピン偏極2019

    • 著者名/発表者名
      大原浩平, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 曲率を持つ原子鎖における電流誘起スピン偏極とスピン偏極電流2019

    • 著者名/発表者名
      矢田部優哉, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 歪を持つグラフェンhBN積層構造の電子状態2019

    • 著者名/発表者名
      石川達也, 明楽浩史, 江上喜幸
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] グラフェンの面内ヘテロ接合における透過率2019

    • 著者名/発表者名
      石川俊也, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸における反平行スピンホール流2019

    • 著者名/発表者名
      石川俊也,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 螺旋状原子鎖における電流誘起スピン・軌道角運動量偏極2019

    • 著者名/発表者名
      乙戸良介,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 反平行有効磁場を持つ二重量子井戸における電流誘起スピン偏極2019

    • 著者名/発表者名
      加藤貴大,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] MAPbI3における温度効果を取り入れた励起子光吸収スペクトルの理論計算2019

    • 著者名/発表者名
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フッ化グラフェンにおける電子輸送特性制御に関する第一原理研究2019

    • 著者名/発表者名
      江上喜幸, 工藤聖浩
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Switching of the spin-relaxation rate in quantum well structures2018

    • 著者名/発表者名
      T. Iijima, Y. Egami and H. Akera
    • 学会等名
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extrinsic spin Hall effect and the Edelstein effect in double quantum wells2018

    • 著者名/発表者名
      T. Ishikawa, T. Kato and H. Akera
    • 学会等名
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Current-induced spin polarization in a helical atomic chain2018

    • 著者名/発表者名
      R. Otsuto and H. Akera
    • 学会等名
      10th International School and Conference on Physics and Applications of Spin Phenomena in Solids
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Theoretical study on the exciton absorption spectrum in organic-inorganic tri-halide perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, K. Nishida, H. Suzuura, H. Akiyama, Y. Kanemitsu
    • 学会等名
      34th International Conference on the Physics of Semiconductors
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] First-Principles Study on Electron Transport Properties of Halogenated Graphene2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Egami and Masahiro Kudo
    • 学会等名
      21st Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations (ASIAN-21)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二重量子井戸における外因性スピンホール効果の発現・消失のクロスオーバー2018

    • 著者名/発表者名
      石川俊也,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸におけるスピン緩和率の層間トンネル効果による抑制2018

    • 著者名/発表者名
      林田健二,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 3次元巨大ラシュバ系における光学伝導度スペクトルの理論計算2018

    • 著者名/発表者名
      尾方幸博, 鈴浦秀勝
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ハロゲン化鉛ペロブスカイト半導体における励起子束縛状態の光吸収スペクトルについての理論的考察2018

    • 著者名/発表者名
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸のRashbaスピン軌道相互作用による電流誘起スピン偏極2018

    • 著者名/発表者名
      加藤貴大、明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] InGaAs/AlGaAsSb量子井戸におけるRashbaスピン軌道相互作用の14バンドk・p計算2018

    • 著者名/発表者名
      江上喜幸,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 第1励起サブバンドを考慮した3重量子井戸におけるスピン緩和率の電場依存性2018

    • 著者名/発表者名
      飯島智徳,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 螺旋状原子鎖における電流誘起スピン偏極2018

    • 著者名/発表者名
      乙戸良介, 明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二重量子井戸における外因性スピンホール効果2018

    • 著者名/発表者名
      石川俊也,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Band-Offset Engineering for Control of the Spin Relaxation2017

    • 著者名/発表者名
      H. Akera, Y. Egami, and T. Iijima
    • 学会等名
      SPINTECH IX
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron Transport Properties of Organometallic Molecular Junction Depending on Relative Angle between Ligands2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Egami and M. Taniguchi
    • 学会等名
      20th Asian Workshop on First-Principles Electronic Structure Calculations
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数サブバンドをもつ量子井戸における外因性スピンホール効果2017

    • 著者名/発表者名
      石川俊也,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 量子井戸の強束縛モデルにおけるRashbaスピン軌道相互作用の界面双極子による制御2017

    • 著者名/発表者名
      江上喜幸,明楽浩史
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 周波数依存した誘電率が励起子の束縛エネルギーと寿命に与える影響2017

    • 著者名/発表者名
      山本拓, 西田寛太郎, 鈴浦秀勝, 秋山英文, 金光義彦
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi