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単体カルコゲンにおけるスピン分裂バンドとカイラル結晶構造が生む新奇電気磁気効果

研究課題

研究課題/領域番号 17K14345
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関東京理科大学

研究代表者

古川 哲也  東京理科大学, 理学部第一部応用物理学科, 助教 (10756373)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018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)
2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワード電流誘起磁性 / 電気磁気効果 / スピン軌道相互作用 / 空間反転対称性の破れ / ジャイロトロピック / 核磁気共鳴 / 半導体 / 磁性 / カルコゲン / 軌道自由度 / スピン分裂バンド / カイラル結晶
研究成果の概要

本研究では、空間反転対称性の破れたカイラル結晶構造を持つ単体カルコゲンにおけるバルク電流誘起磁性を実現し、その詳細を明らかにすることを目的として研究を行った。この目的のためp型三方晶Teにおいて、パルス電流を印加磁場と結晶c軸方向に平行に印加し、125Te-NMR測定を行った。その結果、印加電流の強さと極性に依存するスペクトルシフトを観測し、バルク電流誘起磁性を実験的に検出することに初めて成功した。また電流誘起磁性の加圧効果を調べ、Teの電流誘起磁性には結晶のカイラル構造に起因する軌道自由度が重要な役割を果たしていることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、反転対称性を持たない非磁性半導体に電流を流すことで磁化を生じさせるという新しい電気磁気効果を実験的に実現することに成功し、その機構にカイラルな結晶構造が重要な役割を果たしていることを見出した。この成果は非磁性体におけるバルク電気磁気効果という新しい学術分野の発展へと繋がるものであり、将来的にスピントロニクスなどの次世代情報処理技術、省エネルギー技術の発展へ寄与することが期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] 単体半導体テルルにおけるバルク電流誘起磁性2018

    • 著者名/発表者名
      古川哲也、伊藤哲明
    • 雑誌名

      固体物理(株 アグネ技術センター)

      巻: 53 ページ: 265-275

    • NAID

      40021577501

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 単体半導体テルルにおける電流誘起磁性2018

    • 著者名/発表者名
      古川哲也、伊藤哲明
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 53 ページ: 265-275

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of current-induced bulk magnetization in elemental tellurium2017

    • 著者名/発表者名
      Furukawa Tetsuya、Shimokawa Yuri、Kobayashi Kaya、Itou Tetsuaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1038/s41467-017-01093-3

    • 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] Observation of current-induced bulk magnetization in non-magnetic trigonal tellurium2018

    • 著者名/発表者名
      T. Furukawa, Y. Shimokawa, K. Kobayashi, T. Itou
    • 学会等名
      International Symposium on Chiral Magnetism (χ-mag 2018)
    • 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] 三方晶Teにおける電流誘起磁性の圧力依存性とスピン-軌道相互作用の役割2018

    • 著者名/発表者名
      渡邉悠太, 古川哲也, 上野哲平, 小林夏野, 伊藤哲明
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 空間反転対称性が破れた単結晶Teにおける圧力下電気磁気物性2017

    • 著者名/発表者名
      安井貴敏、渡邉悠太、古川哲也、上野哲平、小林夏野、伊藤哲明
    • 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
  • [備考] 電流を流すと半導体が磁石になる ~単体半導体テルルにおけるバルク電流誘起磁性の発見~

    • URL

      https://www.tus.ac.jp/ura/pressrelease/pdf/171016.pdf

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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