| 研究課題/領域番号 |
22KJ0063
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| 補助金の研究課題番号 |
22J10913 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分13020:半導体、光物性および原子物理関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
林田 健二 (2023) 北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC2)
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| 特別研究員 |
林田 健二 (2022) 北海道大学, 大学院工学院, 特別研究員(DC2)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
採択後辞退 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
900千円 (直接経費: 900千円)
2023年度: 100千円 (直接経費: 100千円)
2022年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
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| キーワード | 交換スピン軌道結合 / キュリー温度 / 強磁性半導体 / バンド間遷移 / 交換相互作用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
この研究は次世代エレクトロニクスとして期待されているスピントロニクスの動作原理に関する研究である。動作原理で中心となる要素として従来ではスピン軌道相互作用という効果が専ら研究されてきた。しかし、重金属等で比較的大きいなど元素由来の制約がある。そこで、本研究では磁性といった身近な元素で発生する秩序に由来したスピン軌道相互作用を新規に研究・提案していく。また、その新規の効果による物理現象も研究する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は多様なスピンと軌道の結合を記述する有効磁場をk・p理論の構築である。すでに理論的枠組みは強磁性半導体に対して構築しており、本年度ではその理論を強磁性半導体のキュリー温度の理論へ応用した。この取り組みによって交換相互作用を起源に持つスピン軌道結合 (交換スピン軌道結合) の基礎物性への重要性を明らかにした。
実績の詳細を順に述べる。発見した交換スピン軌道結合のキュリー温度での重要性を実験値との比較から研究し、理論値が実験値と本研究によって初めて同程度の値になることを発見した。先行研究では理論値と実験値の著しい乖離が問題となっていたが、このようにして交換スピン軌道結合の基礎物性における重要性を確かめた。
ついでキュリー温度において、鉄濃度依存性、電子密度依存性、母体半導体依存性など各種依存性を調べた。その結果、交換スピン軌道結合の発生機構と一貫した描像を各種依存性で得られた。実際、鉄濃度依存性ではキュリー温度が鉄濃度に比例することが確かめられた。電子密度においては、交換スピン軌道結合がバンド間遷移を必須要素として持つためにキュリー温度が電子密度にほとんど依存しない特性を発見した。母体半導体依存性では、InAs とInSbの二種類の母体半導体でキュリー温度を調べた。そして、交換スピン軌道結合が狭いエネルギーギャップの物質ほど強くなることから、より狭いギャップを持つ InSb で確かにInAs より高いキュリー温度を持つことが確かめられた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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