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純スピン流注入による磁気相転移の選択的制御と革新的ナノスピンデバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 25220605
研究種目

基盤研究(S)

配分区分補助金
研究分野 応用物性
研究機関九州大学

研究代表者

木村 崇  九州大学, 理学研究院, 教授 (80360535)

研究分担者 河江 達也  九州大学, 工学研究院, 准教授 (30253503)
原 正大  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 准教授 (50392080)
連携研究者 山田 和正  九州大学, 理学研究院, 助教 (30380562)
大西 紘平  九州大学, 理学研究院, 助教 (30722293)
研究期間 (年度) 2013-05-31 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
155,220千円 (直接経費: 119,400千円、間接経費: 35,820千円)
2017年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2016年度: 19,760千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 4,560千円)
2015年度: 32,890千円 (直接経費: 25,300千円、間接経費: 7,590千円)
2014年度: 43,680千円 (直接経費: 33,600千円、間接経費: 10,080千円)
2013年度: 39,130千円 (直接経費: 30,100千円、間接経費: 9,030千円)
キーワード純スピン流 / 金属-絶縁体転移 / 反強磁性体 / スピン注入 / 磁気相転移 / 熱スピン注入 / スピン流 / 金属絶縁体転移 / メモリスタ / 磁性酸化物 / 相転移
研究成果の概要

熱を用いて効率的に純スピン流を生成する技術を開発するとともに、強磁性共鳴を用いて同技術をワイヤレス・スピン注入技術へと高度化した。また、磁性金属酸化物接合を用いた高精度な横型ナノ抵抗スイッチング素子の動作を実証するとともに、観測される相転移現象の電気的制御メカニズムの解明に成功した。更に、磁性絶縁体におけるスピン流伝導機構について、実験的に調べ、効果的なスピン吸収が生じることを見出した。これら一連の成果は、スピン流による効率的な物性制御技術の開拓に極めて有効である。

評価記号
検証結果 (区分)

A-

評価記号
評価結果 (区分)

A-: 当初目標に向けて概ね順調に研究が進展しており、一定の成果が見込まれるが、一部に遅れ等が認められるため、今後努力が必要である

報告書

(10件)
  • 2018 研究進捗評価(検証) ( PDF )
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実績報告書   研究概要(研究進捗評価) ( PDF )   研究進捗評価(評価結果) ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 研究概要(採択時) ( PDF )   実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2018 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (23件) (うち国際共著 3件、 査読あり 23件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 8件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 12件、 招待講演 20件) 備考 (3件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] Temperature evolution of the charge and spin transport in Cu/Nb interface2018

    • 著者名/発表者名
      M. Ishitaki, K. Ohnishi and T. Kimura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000149103

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modification of magnetization dynamics of NiFe nanodot due to thermal spin injection2018

    • 著者名/発表者名
      N. Asam., K. Yamanoi and T. Kimura
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dynamical spin injection based on heating effect due to ferromagnetic resonance2017

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanoi, Y. Yokotani and T. Kimura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Appl.

      巻: 8 号: 5 ページ: 054031-054031

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.8.054031

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient thermal spin injection in metallic nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Nomura Tatsuya、Ariki Taisei、Hu Shaojie、Kimura Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 50 号: 46 ページ: 465003-465003

    • DOI

      10.1088/1361-6463/aa8b5b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effective suppression of thermoelectric voltage in nonlocal spin-valve measurement2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ariki, T. Nomura, K. Ohnishi and T. Kimura
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Exp

      巻: 10 号: 6 ページ: 063004-063004

    • DOI

      10.7567/apex.10.063004

    • NAID

      210000135884

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Geometrical dependence of spin current absorption into a ferromagnetic nanodot2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nomura, K. Ohnishi, and T. Kimura
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 120 号: 14 ページ: 142121-142121

    • DOI

      10.1063/1.4961975

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Large spin current injection in nano-pillar-based lateral spin valve2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nomura, K. Ohnishi, and T. Kimura
    • 雑誌名

      AIP Conf. Proc.

      巻: 1763 ページ: 020011-020011

    • DOI

      10.1063/1.4961344

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] First- and second-harmonic detection of spin accumulation in a multiterminal lateral spin valve under high-bias ac current2016

    • 著者名/発表者名
      S. Hu, T. Nomura, G. Uematsu, N. Asam and T. Kimura
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 1 ページ: 014416-014416

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.014416

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Laterally configured resistive switching device based on transition-metal nano-gap electrode on Gd oxide.2016

    • 著者名/発表者名
      2.M. Kawakita, K. Okabe, and T. Kimura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 108 号: 2 ページ: 023101-023101

    • DOI

      10.1063/1.4939683

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Large spin current injection in nano-pillar-based lateral spin valve2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nomura, K. Ohnishi and T. Kimura
    • 雑誌名

      AIP Conference Series

      巻: 000 ページ: 000-000

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stability of standing spin wave in permalloy thin film studied by anisotropic magnetoresistance effect2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamanoi, Y. Yokotani, X. Cui, S. Yakata and T. Kimura
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 118 号: 23 ページ: 233909-233909

    • DOI

      10.1063/1.4937918

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sensitive detection of vortex-core resonance using amplitude-modulated magnetic field2015

    • 著者名/発表者名
      X. Cui, S. Hu, M. Hidegara, and T. Kimura
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 5 号: 1 ページ: 17922-17922

    • DOI

      10.1038/srep17922

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of Vortex Core Oscillation Using Second-Harmonic Voltage Detection Technique2015

    • 著者名/発表者名
      X. Cui, S. Yakata, and T. Kimura
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Magn.

      巻: 51 号: 11 ページ: 9464-9464

    • DOI

      10.1109/tmag.2015.2435024

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin currents injected electrically and thermally from high spin polarized Co2MnSi2015

    • 著者名/発表者名
      A. Pfeiffer, S. Hu, R. M. Reeve, A. Kronenberg, M. Jourdan, T. Kimura, and M. Klaui
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 107 号: 8 ページ: 82401-82401

    • DOI

      10.1063/1.4929423

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Magnetization reversal of permalloy film by pure spin current injection: relation between reversal time and injected surface2015

    • 著者名/発表者名
      S. Honda and T. Kimura
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc

      巻: 5 ページ: 011017-011017

    • DOI

      10.7566/jpscp.5.011017

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Significant modulation of electrical spin accumulation by efficient thermal spin injection2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hu, and T. Kimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 90 号: 13 ページ: 134412-134412

    • DOI

      10.1103/physrevb.90.134412

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Efficient thermal spin injection using CoFeAl nanowire2014

    • 著者名/発表者名
      S. Hu, H. Itoh and T. Kimura
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater

      巻: 6 号: 9 ページ: e127-e127

    • DOI

      10.1038/am.2014.74

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Significant change of spin transport property in Cu/Nb bilayer due to superconducting transition2014

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnishi, Y. Ono, T. Nomura, and T. Kimura
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 4 号: 1 ページ: 6260-6260

    • DOI

      10.1038/srep06260

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Detection of a vortex nucleation position in a circular ferromagnet using asymmetrically configured electrodes2014

    • 著者名/発表者名
      X. Cui, S. Hu and T. Kimura
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 8 ページ: 082403-082403

    • DOI

      10.1063/1.4894216

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 金属ナノ構造における純スピン流の高効率制御2014

    • 著者名/発表者名
      木村崇
    • 雑誌名

      応用物理

      巻: 83 ページ: 213-213

    • NAID

      130007718491

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal gradient driven enhancement of pure spin current at room temperature in nonlocal spin transport devices2013

    • 著者名/発表者名
      S. R. Bakaul, S. Hu and T. Kimura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 88 号: 18 ページ: 184407-184407

    • DOI

      10.1103/physrevb.88.184407

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermo-electric effect in a nano-sized crossed Permalloy/Cu junction under high bias current2013

    • 著者名/発表者名
      C. Mu, S. Hu, J. Wang and T. Kimura
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 103 号: 13 ページ: 132408-132408

    • DOI

      10.1063/1.4822330

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Detection of edge magnetic state by a ballistic bend resistance measurement2013

    • 著者名/発表者名
      T. Matsunaga, K. Furukawa, Y. Kanda, M. Hara, T. Nomura and T. Kimura
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 102 号: 25 ページ: 252405-252405

    • DOI

      10.1063/1.4812729

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Spin Absorption Effects due to Various Functional Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Advanced Materials and Devices
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient thermal spin injection in metallic hybrid nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      JSPS Core to Core workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Modulation of spin current using ferromagnetic spin absorber2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      The 3rd Korea-Japan workshop
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin Absorption Effects due to Various Functional Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      Frontier in Material Science
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Resistive switching with ferromagnetic electrode and metal/metal oxide bilayer planar system with low voltage operation2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      EMN Meeting on Memristive
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] icient thermal spin injection in metallic hybrid nanostructures2017

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      Collaborative Conferene on Materials Research 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient spin injection in metallic hybrid structure2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      ICEM2016
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-06-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Efficient spin injection in metallic hybrid structure2016

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      ICSM 2016
    • 発表場所
      Turkey
    • 年月日
      2016-04-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Geometry and material optimization for efficient thermal spin injection2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      Spin Energy Materials
    • 発表場所
      Sendai
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient Spin Injection and Absorption Using CoFe-Based Alloys and Its Application2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Large spin-dependent thermoelectric effects using CoFe-based alloy2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      International Conference and Exhibition on Mesoscopic & Condensed Matter Physics
    • 発表場所
      USA
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Highly efficient thermal spin injection using CoFeAl injector2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      Intermag2015
    • 発表場所
      China
    • 年月日
      2015-05-11 – 2015-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly efficient thermal spin injection using CoFeAl injector2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      Intermag 2015
    • 発表場所
      China
    • 年月日
      2015-05-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] xcellent Material for Thermal Spin Injection and Its Application2015

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      EMN meeting
    • 発表場所
      Thai
    • 年月日
      2015-05-04 – 2015-05-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Excellent Material for Thermal Spin Injection and Its Application2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kimura
    • 学会等名
      EMN meeting
    • 発表場所
      Thailand
    • 年月日
      2015-05-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 横型スピンバルブ素子における熱流の影響と熱流を用いた高効率スピン流生成2015

    • 著者名/発表者名
      木村崇
    • 学会等名
      日本磁気学会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 強磁性-常磁性 複合ナノ構造におけるスピン流の電気的、及び熱的制御2014

    • 著者名/発表者名
      木村崇
    • 学会等名
      応用物理学会・ 応用電子物性分科会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly efficient thermal spin injection using CoFeAl injector2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      Nano S&T
    • 発表場所
      China
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nb/Cu/NiFe三層構造を用いた超伝導状態によるスピン流反射現象の測定2014

    • 著者名/発表者名
      大西 紘平, 小野 雄馬, 木村 崇
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] スピン偏極ナノギャップ電極によるGdOxの伝導特性制御2014

    • 著者名/発表者名
      川北 直史,大西 紘平,木村 崇,
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      神奈川
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Generation of large spin current in metallic nanostructures and its application2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      Energy Materials Nanotechnology ( EMN ) east meeting
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Highly efficient thermal spin injection using CoFeAl injector2013

    • 著者名/発表者名
      Takashi Kimura
    • 学会等名
      EMN fall meeting,
    • 発表場所
      Orland, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノピラー型非局所スピンバルブにおける高効率純スピン流の生成2013

    • 著者名/発表者名
      野村竜也, 胡 少杰, 木村 崇
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      徳島
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Giant thermal spin accumulation in NLSV structure by using CoFeAl/Cu interface at room temperature2013

    • 著者名/発表者名
      S. Hu and T. Kimura
    • 学会等名
      MMM 2013
    • 発表場所
      Denver, USA
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 九州大学 固体電子物性研究室

    • URL

      http://ssp.phys.kyushu-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 九州大学 量子ナノスピン物性研究センター

    • URL

      http://ssp.phys.kyushu-u.ac.jp/qnsp/

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 量子ナノスピン物性研究センター

    • URL

      http://ssp.phys.kyushu-u.ac.jp/qnsp/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会・シンポジウム開催] Korea-Japan Spin-Orbit Workshop2016

    • 発表場所
      Fukuoka
    • 年月日
      2016-12-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2013-06-20   更新日: 2019-07-29  

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