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スピン注入による半導体スピンホール効果の電気的検出

研究課題

研究課題/領域番号 19656003
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

新田 淳作  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00393778)

研究分担者 好田 誠  東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00420000)
研究期間 (年度) 2007 – 2008
研究課題ステータス 完了 (2008年度)
配分額 *注記
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2008年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2007年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
キーワード垂直磁気異方性 / FePt / スピン注入 / スピン軌道相互作用 / スピン素子 / スピン検出
研究概要

面直方向スピン偏極電子の電気的スピン注入はスピン軌道相互作用を利用したスピン制御デバイスの実現に必要不可欠な基盤技術である。L10規則構造を有するFePtは高い一軸結晶磁気異方性を有し、GaAs上にMg/L10-FePtをエピタキシャル成長し、スピンバルブ構造を作製することにより電気・磁気特性を評価した。
X線回折において(002)FePt基本ピークに加えL10規則構造を示す(001)FePt超格子ピークも確認された。規則度は0.86となり、また、格子定数からL10-FePtのc軸が膜面直方向に配向していることが明らかとなった。極カー効果測定より残留磁化比は0.937と高い値が得られGaAs/MgO上に角形性の良いL10-FePt面直磁化膜が実現できた。面内スピン注入に必要なFePt電極間の保磁力差を付与するためArイオンミリングにより膜厚を制御し20nmと10nmFePtにおいて、わずかであるが保磁力差ができることを確認した。これらの結果より高残留磁化比とFePt電極間に平行/反平行磁化状態の制御を満たすハイブリッド構造を実現した。以上よりスピンバルブ素子を作製し、非局所測定によりスピン流の電気的検出を見た結果、スピン注入を示唆する非局所電圧変化を観測した。これがスピン流信号であることを確認するため今後はハンル測定を試みる。

報告書

(2件)
  • 2008 実績報告書
  • 2007 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2009 2008 2007

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (23件)

  • [雑誌論文] High remanent magnetization of L10-ordered FePt thin film on MgO / (001) GaAs2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda, A. Ohtsu, T. Seki, A. Fujita, J. Nitta, S. Mitani, and K. Takanashi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 3269-3271

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] All-Electrical Detection of the Relative Strength of Rashba and Dresselhaus Spin-Orbit Interaction in Quantum Wires2008

    • 著者名/発表者名
      M. Scheid, M. Kohda, Y. Kuni hashi, K. Richter, and J. Nitta
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett 101

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant spin Hall effect in perpendicularly spin-polarized FePt/Au devices2008

    • 著者名/発表者名
      T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, S. Takahashi, H. Imamura, S. Maekawa, J. Nitta, and K. Takanashi
    • 雑誌名

      Nature Materials 7

      ページ: 125-129

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ラシュバ効果をめぐる新展開2008

    • 著者名/発表者名
      新田 淳作
    • 雑誌名

      パリテイ 23(1)

      ページ: 26-28

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Spin Precession and the Aharonov-Casher Effect2007

    • 著者名/発表者名
      Tobias Bergsten and Junsaku Nitta
    • 雑誌名

      Physics in Canada 63(2)

      ページ: 13-16

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rashbaスピン軌道相互作用を用いたアハロノフ・キャッシャー効果2007

    • 著者名/発表者名
      新田 淳作、トビアス バーグステン
    • 雑誌名

      アグネ 技術センター 固体物理 42(495)

      ページ: 49-58

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] L1_0-FePt/MgO/GaAs-based LED構造を用いた電気的スピン注入におけるMgOバリア層の影響2009

    • 著者名/発表者名
      宮脇哲也, 好田誠, 眞田治樹, 後藤秀樹, 三谷誠司, 高梨弘毅, 新田淳作
    • 学会等名
      第56回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] スピン電界効果トランジスタ(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      第98回シリコンナノテクノロジー研究会
    • 発表場所
      大岡山
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Manipulation of Spins in Semiconductors (Invited)2009

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      NUS Spintronics Seminar
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs細線構造における次元制御を用いたスピン緩和の抑制2008

    • 著者名/発表者名
      国橋要司、好田誠、新田淳作
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] (001)GaAs基板および(001)InP基板上へのFePt/MgO成長と磁気特性の比較2008

    • 著者名/発表者名
      宮脇哲也、好田誠、三谷誠司、高梨弘毅、藤田麻哉、新田淳作
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2008-09-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Enhancement of Rashba Spin-Orbit Interaction due to wave function engineering in In_<0.70>Ga_<0.30>As/In_<0.53>Ga_<0.47>As/In_<0.52>Al_<0.48>As hete rostructures2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kunihashi, M. Kohda, and J. Nitta
    • 学会等名
      International conference on physics and applications of spin-related phenomena in semi conductors
    • 発表場所
      Brazil, Rio de Janeiro
    • 年月日
      2008-08-03
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Gate Controlled Spin Relaxation and Rashba Spin-Orbit Interact ion in InP / InGaAs / InAlAs Quantum Wires2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Kunihashi, M. Kohda, and J. Nitta
    • 学会等名
      29^<th> International conference on Physics and Semiconductors
    • 発表場所
      Brazil サンパウロ
    • 年月日
      2008-07-30
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs量子井戸を用いたメゾスコピックリング配列によるスピン干渉効果の電気的検出2008

    • 著者名/発表者名
      高木淳、好田誠、新田淳作
    • 学会等名
      第55回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学理工学部舟橋キャンパス、千葉
    • 年月日
      2008-03-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 峡ギャップ半導体InGaAs2次元電子ガスを用いたアンチドット正方格子の磁気輸送測定2008

    • 著者名/発表者名
      佐藤史隆、好田誠、新田淳作
    • 学会等名
      第55回応用物理学会関係連合講演会
    • 発表場所
      日本大学理工学部舟橋キャンパス、千葉
    • 年月日
      2008-03-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Control of Spin Precession (Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      International Conference : Nanoelectronocs days in Aachen
    • 発表場所
      Aachen, Germany
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spin-Orbit Effect in Semiconductor Nanostructures (Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      XXXVII International School on the Physics of Semiconductor Compounds
    • 発表場所
      Polandワルシャワ
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Manipulation of spins in the Rashba 2DEG systems (Plenary)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      29th International Conference on the Physic s of Semiconductors
    • 発表場所
      Rio de Janeiro Brazil
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spin Related Transport affected by Competition between Spin-or bit Interaction and Zeeman Effect (Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      18th International Conference on High Magne tic Fields in Semiconductor Physics
    • 発表場所
      San Pedero, Brazil
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electronic Aharonov-Casher Effect in InGaAs Ring Arrays (Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      The 9th International Symposium on Foundations of Quantum Mechanics
    • 発表場所
      Hatoyama Japan
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spin Coherent Transport in InGaAs Narrow Wires and Rings2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      CNSI-RIEC Workshop on Nanoelectronics, Spin tronics and Photonics
    • 発表場所
      Santa Barbara USA
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Spin Transport and Manipulation in Rashba 2DEG Systems (Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      Spin Transport in Condensed Matter
    • 発表場所
      Kyoto
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] スピン軌道相互作用を用いたスピントランジスタ(招待講演)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      第69回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Semiconductor Spintronics with/without Ferromagnets(Invited)2008

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta
    • 学会等名
      第32回日本磁気学会学術講演会
    • 発表場所
      多賀城
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Electrical Manipulation of Spin Precession in an InGaAs 2DEG2007

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta (Invited)
    • 学会等名
      International Workshop on Electron Coherence and Correlations
    • 発表場所
      Pohan University of Science and Technology, Korea
    • 年月日
      2007-11-30
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Perpendicular magnetized Ll_0-FePt/MgO epitaxially grown on GaAs for electrical spin injection2007

    • 著者名/発表者名
      M. Kohda, A. Ohtsu, T. Seki, A. Fujita, J. Nitta, and K. Takanashi
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      エポカル筑波、茨城
    • 年月日
      2007-09-20
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] InP/InGaAs/InAlAs2次元電子ガスの磁気輸送特性評価2007

    • 著者名/発表者名
      国橋要司、好田誠、新田淳作
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      北海道工業大学、札幌
    • 年月日
      2007-09-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 電界スピン制御の基礎と新展開2007

    • 著者名/発表者名
      新田淳作(招待講演)
    • 学会等名
      第41回応用物理学会スクール「スピンエレクトロニクスの基礎」
    • 発表場所
      北海道工業大学、札幌
    • 年月日
      2007-09-06
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] Spin orbit interaction in semiconductors.2007

    • 著者名/発表者名
      J. Nitta(Plenary)
    • 学会等名
      International conference on electronic properties of two-dimensional systems and modulated semiconductor structures
    • 発表場所
      Genova Magazzini del Cotone, Genova
    • 年月日
      2007-07-18
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2007-04-01   更新日: 2016-04-21  

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