スピン蓄積を利用した材料物性制御技術の開発

• 研究課題/領域番号: 23681032
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: マイクロ・ナノデバイス
• 研究機関: 九州工業大学 (2012-2013); 独立行政法人理化学研究所 (2011)
• 研究代表者: 福間 康裕 九州工業大学, 若手研究者フロンティア研究アカデミー, 准教授 (90513466)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,170千円 (直接経費: 20,900千円、間接経費: 6,270千円); 2013年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2011年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
• キーワード: スピン蓄積 / スピン流 / スピン注入 / スピントロニクス / スピンホール効果

研究概要

強磁性体電極から非磁性体へと高効率にスピンを注入する技術を確立し、従来の１００倍以上のスピン量を銀中に蓄積することに成功した。その界面近傍における有効磁場の大きさは数テスラ以上に相当し、様々な材料物性の変化が期待できる。そこで、この蓄積されたスピンを酸化物や半導体へと注入させる技術を開発し、大きなスピンホール効果や磁気相転移温度近傍におけるスピンホール効果の符号変化を実現した。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of anisotropic spin absorption on the Hanle effect in lateral spin valves (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, Y. Fukuma, S. Takahashi, S. Maekawa, Y. Otani
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 89 号: 8 ページ: 0813081-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.081308
  • 査読あり
• [雑誌論文] 5d iridium oxide as a material for spin current detection (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fujiwara, Y. Fukuma, J. Matsuno, H. Idzuchi, Y. Niimi, Y. Otani, H. Takagi
  • 雑誌名: Nat. Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 28931-6
  • DOI: 10.1038/ncomms3893
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of interface properties on spin accumulation in dual-injection lateral spin valves. (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, S. Karube, Y. Fukuma, T. Aoki, and Y. Otani
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 103 号: 16 ページ: 1624031-4
  • DOI: 10.1063/1.4824897
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin injection properties in trilayer graphene lateral spin valves (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. P. Liu, H、Idzuchi. Y. Fukuma, O Rousseau. Y Otani and W S
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 102 号: 3 ページ: 0331051-4
  • DOI: 10.1063/1.4776699
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Dressing of Dirac Fermions in the Topological Surface State of Bi2Se3, Bi2Te3, and Cu-Doped Bi2Se3 (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kondo
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 110 号: 6 ページ: 32002-32002
  • DOI: 10.1103/physrevlett.112.068103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Towards coherent spin precession in pure-spin current (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi. Y. Fukuma and Y. Otani
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 2 号: 1 ページ: 6281-5
  • DOI: 10.1038/srep00628
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Spin relaxation mechanism in silver nanowires covered with MgO protection layer", (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, Y. Fukuma, L. Wang, and Y. Otani
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 101 号: 2 ページ: 0224151-4
  • DOI: 10.1063/1.4737001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Evolution of Spin-Polarized Electron Tunneling in Silicon Nanowire-Permalloy Lateral Spin Valve System (2011)
  • 著者名/発表者名: J.Tarun, S.Huang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani, N.Fukata, K.Ishibashi, S.Oda
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 5 号: 4 ページ: 0450011-3
  • DOI: 10.1143/apex.5.045001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin precession in metallic lateral spin valves (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Fukuma, L.Wang, H.Idzuchi, S.Takahashi, S.Maekawa, Y.Otani
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 12 号: 7 ページ: 30461-5
  • DOI: 10.1038/nmat3046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Annealing on Interfacial Spin Polarization and Resistance in Permalloy/MgO/Ag Lateral Spin Valves (2011)
  • 著者名/発表者名: L.Wang, Y.Fukuma, H.Idzuchi, Y.Otani
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 4 号: 9 ページ: 0930041-3
  • DOI: 10.1143/apex.4.093004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin injection into magnesium nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Idzuchi, Y.Fukuma, L.Wang, Y.Otani
  • 雑誌名: IEEE.Trans.on Magnetics 巻: 47 号: 6 ページ: 1545-1548
  • DOI: 10.1109/tmag.2011.2108272
  • 査読あり
• [学会発表] EuSGd細線におけるスピン(異常)ホール効果の温度依存性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井土 宏, 福間 康裕, 近藤 浩太, 木俣 基, 大谷 義近
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Ag/Bi2O3界面誘起スピン流 電流変換の観測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 軽部 修太郎, 近藤 浩太, 井土 宏, 新見 康洋, 福間 康裕, 大谷 義近
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Long distance spin precession to characterize dynamic properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, H. Idzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: Euro-Asian Symposium : Trends in Magnetism
  • 発表場所: Vladivostok Russia
  • 年月日: 2013-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Long distance spin precession to characterize dynamic properties (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, Hidzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: Euro-Asian Symposium "Trends in Magnetism":Nanomagnetism
  • 発表場所: Vladivostok, Russia
  • 招待講演
• [学会発表] Hanle velocimetry of diffusive spins in lateral spin valves (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Otani, H. Idzuchi, Y. Fukuma
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications
  • 発表場所: Taichung, Taiwan
  • 招待講演
• [学会発表] Non-local Hanle effect as a means of velocimetry for diffusive spins in metallic lateral spin valves (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, Y. Fukuma, Y. Otani
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Electric field effect on spin diffusion in Permalloy/MgO/Ag lateral spin valves with HfO2 gate dielectrics (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Karube, H. Idzuchi, Y. Fukuma, Y. Otani
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
  • 発表場所: Kyoto, Japan
• [学会発表] Effect of spin absorption on presession dynamics of pure spin currents in lateral spin valves (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, Y. Fukuma, Y. Otani
  • 学会等名: The 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: Chicago, USA
• [学会発表] 純スピン流の拡散速度に対するスピン吸収の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井土 宏，福間 康裕，高橋 三郎, 前川 禎通, 大谷 義近
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 非磁性銀細線中のスピン緩和に対する酸化ハフニウム表面保護層の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 軽部 修太郎，井土 宏，福間 康裕，大谷 義近
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin precession in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma
  • 学会等名: Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems
  • 発表場所: Hawaii USA
  • 年月日: 2012-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Efficient generation of pure spin current in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, H. Idzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: 4th WUN international conference on spintronics
  • 発表場所: Sydney Australia
  • 年月日: 2012-07-24
  • 招待講演
• [学会発表] 非磁性金属細線中のスピン緩和 (2012)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕, 井土宏, 大谷義近
  • 学会等名: 日本磁気学会第183回研究会・第39回スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 発表場所: 中央大学
  • 年月日: 2012-03-07
  • 招待講演
• [学会発表] Giant spin accumulation and long-distance spin precession in metallic lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: Boston USA
  • 年月日: 2012-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Giant spin accumulation and long-distance spin precession in metallic lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Fukuma
  • 学会等名: APS March Meeting 2012
  • 発表場所: 米国・ボストン(招待講演)
  • 年月日: 2012-02-29
• [学会発表] Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin precession in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma
  • 学会等名: Workshop on Innovative Nanoscale Devices and Systems (WINDS)
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Diffusive transport of pure spin current in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, H. Idzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies(ICAUMS)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Enhanced spin accumulation in CoFe/MgO/Ag lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, S. Karube, Y. Fukuma, Y. Otani
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies(ICAUMS)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Spin injection into trilayer graphene lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Liu, H. Idzuchi, Y. Fukuma, O. Rousseau, Y. Otani
  • 学会等名: International Conference of the Asian Union of Magnetics Societies(ICAUMS)
  • 発表場所: Nara, Japan
• [学会発表] Efficient generation of pure spin current in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, H. Idzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: WUN-SPIN 2012
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 招待講演
• [学会発表] Coherence in collective spin precession in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Idzuchi, Y. Fukuma, and Y. Otani
  • 学会等名: The 19th international conference on magnetism
  • 発表場所: Busan, Korea
• [学会発表] 面内スピンバルブ構造CoFe/MgO/Agにおけるスピン蓄積効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 軽部 修太郎, 井土 宏, 福間 康裕, 大谷 義近
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 純スピン流やスピン蓄積を用いた新機能性デバイスの創製に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕
  • 学会等名: IDEMA JAPAN 合同部会
  • 発表場所: 日立金属高輪和彊館
  • 年月日: 2011-12-02
  • 招待講演
• [学会発表] 純スピン流やスピン蓄積を用いた新機能性デバイスの創製に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕
  • 学会等名: IDEMA JAPAN合同部会
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] NiFe/MgO/Ag接合を用いた面内スピンバルブ構造におけるスピン蓄積信号の増大 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕, 王楽, 井土宏, 大谷義近
  • 学会等名: 情報記録・情報ストレージ研究会、電気通信情報学会、磁気学会、映像情報メディア学会共催
  • 発表場所: 柏崎
  • 年月日: 2011-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] NiFe/MgO/Ag接合を用いた面内スピンバルブ構造におけるスピン蓄積信号の増大 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕, 王楽、井土宏、大谷義近
  • 学会等名: 第43回ナノマグネティクス専門研究会
  • 発表場所: 新潟(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-13
• [学会発表] 非磁性金属細線中のスピン緩和機構 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕, 王楽, 井土宏, 大谷義近
  • 学会等名: 第35回日本磁気学会学術講演会
  • 発表場所: 新潟
  • 年月日: 2011-09-29
• [学会発表] NiFe/MgO/Ag面内スピンバルブにおけるスピン注入効率およびスピン緩和長の熱処理温度依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 福間康裕, 王楽, 井土宏, 大谷義近
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Strongly enhanced spin accumulation by introducing MgO interface layer in non-local spin valves (2011)
  • 著者名/発表者名: Y.Fukuma, L.Wang, H.Idzuchi, Y.Otani
  • 学会等名: IEEE International Magnetics conference
  • 発表場所: 台湾・台北(招待講演)
  • 年月日: 2011-04-25
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.kyutech.ac.jp/professors/iizuka/i-12/i12-2/entry-1140.html