| 研究課題/領域番号 |
22K04198
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
浅田 裕法 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (70201887)
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| 研究分担者 |
福間 康裕 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (90513466)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | スピンホール効果 / スピン流 / イオン注入 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電流の流れを伴わないスピンの流れ(スピン流)を利用したデバイスは低消費電力デバイスとして期待されている。スピン流デバイスにおいてはスピン流⇔電流の変換効率向上は最重要課題である。この変換法の一つがスピンホール効果であり、電極材の合金化や不純物ドープによって効率向上が図られている。本研究では制御性のよいドーピング法としてイオン注入に注目し、材料開発を行うとともに、それを指針としたスパッタ法による作製についても検討する。
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| 研究実績の概要 |
令和5年度はイオン注入法によりリンをドープした白金についてスピントルク強磁性共鳴実験によるスピンホール角の評価や透過型電子顕微鏡による断面観察等をさらに進めた。その結果、リンドープ白金においてはスピンホール角が大きく向上する結果が得られた。このとき、電子回折像の結果から白金はアモルファス化しており、また断面像から白金の膜厚が増加していることがわかった。
スパッタ法による作製試料についてはスパッタ時のアルゴンガスと窒素ガスの流量比を調整することで窒素ドープ白金の作製を行った。窒素ドープにおいては酸素ドープに比べ同じ流量比の場合は抵抗率およびスピンホール角ともに増加量が小さいことから、取り込み量が少ない結果となった。このため、今回作製した混合ガスの流量比の範囲においては、抵抗率の結果からイオン注入法により作製した試料においてドープ量が少ない試料の範囲であることが推定され、流量比に対してスピンホール角は単調増加する結果となった。このとき、スピントルク強磁性共鳴実験に加え、スピンポンピングによる評価を行った結果、スピンホール角の増加について同傾向が得られたことから、バルク効果であることを明らかにした。また、スピンホール抵抗率からはこれまでのイオンドープ白金の結果と同様、サイドジャンプが支配的であった。温度依存性測定結果から内因性散乱と外因性散乱に分離した評価を行った結果、イオン注入法と同様に窒素ドープ量の増加に従い外因性散乱の効果が増加する結果が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
リンドープ白金においてスピンホール角が大きく向上するなどの成果が得られた。また、窒素ドープ白金においてもイオン注入法とスパッタ法との比較結果を得るとともに、スピン流から電流、電流からスピン流の生成に関する比較実験についても実施し相反性があることを確認した。さらに、これらの白金上へ強磁性層を積層化した試料を作製し、磁化反転実験に着手しており、研究はおおむね順調に進んでいる。
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| 今後の研究の推進方策 |
イオン注入法においてはさらに別イオン種をドープしスピンホール角の向上を図る。また、スパッタ法においてはより高濃度の窒素ドープ試料の作製を試みる。さらにスピンホール角が増加したイオンドープ白金を用いたスピン軌道トルクによる磁化反転実験を行い、その効果について調べる。
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