| 研究課題/領域番号 |
22K20359
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
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| 研究機関 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
洞口 泰輔 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任助教 (10964744)
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| 研究期間 (年度) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | スピン流 / スピントルク / スピン渦度結合 / 磁化ダイナミクス / スピントロニクス |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電子のスピン角運動量の流れであるスピン流は、次世代電子デバイスの基本要素として盛んに研究されている。従来、スピン流生成にはスピン軌道相互作用(SOI)の強い白金などの希少重金属が不可欠であった。しかし近年、表面自然酸化銅での巨大スピン流生成が発見され、電気伝導度のナノスケール勾配に由来する電流渦の巨視的角運動量と電子スピンの結合(スピン渦度結合)がSOIに頼らないスピン流生成の新奇原理として注目されている。本研究では、電気伝導度勾配を生み出すSi/Al傾斜材料の作製、成膜・熱処理条件による傾斜制御とスピン流生成特性変化の定量化を行い、スピン渦度結合の物理の解明を目指す。
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| 研究成果の概要 |
本研究はSi-Al組成傾斜材料の作製と熱処理による組成勾配制御とスピン流変調に関する研究である。第一に実施したSi-Al傾斜材料/NiCuの全構造熱処理ではNiCuの磁化消失により、スピントルク評価が困難であった。そこで傾斜材料のみの熱処理プロセスを取り入れ、磁化消失問題を回避した。ST-FMR法によるスピン流評価の結果、熱処理後のスピン流生成効率は減少し、処理温度が高くなるほど効率も低下した。これは熱拡散による傾斜幅増大に伴うスピン流生成効率低下を示している。これにより熱処理による傾斜構造制御・スピン流変調手法を確立し、傾斜材料におけるスピン流生成機構解明に繋がる成果を得たといえる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電子のスピン角運動量の流れであるスピン流は、省電力・高速な論理演算デバイス等への応用が期待されており、電流に代わる次世代電子デバイスの基本要素として盛んに研究されている。従来スピン流生成にはスピン軌道相互作用(SOI)の大きなPt等の物質が不可欠であったが、近年SOIを不要とする新奇スピン変換であるスピン渦度結合理論が提唱され、関心が高い。しかし渦度分布とスピン流強度の相関の実証報告はほとんどない。本研究で開発した成膜・熱処理条件による傾斜界面制御は、スピン渦度結合によるスピン流生成の物理解明に向けた画期的手法であり、希少な強SOI物質に頼らない革新的スピンデバイス開発へ貢献するものである。
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