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2次元電子ガス2層系における結合共鳴スピンホール効果の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26600012
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 ナノ構造物理
研究機関大阪工業大学 (2015)
北陸先端科学技術大学院大学 (2014)

研究代表者

山田 省二  大阪工業大学, 教育センター, 教授 (00262593)

研究分担者 村上 修一  東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (30282685)
岩瀬 比宇痲 (岩瀬 比宇麻)  北陸先端科学技術大学院大学, ナノマテリアルテクノロジーセンター, 助教 (10709132)
内富 直隆  長岡科学技術大学, 工学研究科, 教授 (20313562)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードスピンホール効果 / 2次元電子系 / 2層系 / スピントランジスタ / 2次元電子系 / 2層系 / 2次元電子ガス2層系 / 逆スピンホール効果
研究成果の概要

本研究は、スピン軌道相互作用(SOI)を有し結合する2次元電子ガス2層系でスピンホール効果が共鳴的に増大するという提案を契機とし、その実証を試みたものある。試料は強いRashba型SOIをもつ狭ギャップ半導体で、スピン流発生部、拡散部、検出部にゲートをもつ多端子ホールバーを作製し、共鳴スピンホール効果の、非局所配置における逆スピンホール電圧による観測を試みた。その結果、結合条件付近で、層間散乱による大きい背景抵抗を除いた状態で、トップゲート電圧に対し再現性良く共鳴ピークが観測できた。そのスピン起源については未確定だが、逆スピンホール効果関連である可能性は高い。また理論についても検討を進めた。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 10件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Crystalline Quality and Structure of MBE-grown Ferromagnetic Semiconductor ZnSnAs2:Mn Thin Films Revealed by High-Resolution X-ray Diffraction2016

    • 著者名/発表者名
      N. Uchitomi, T. Toyota, T. Takahashi
    • 雑誌名

      Z. Phys. Chem.

      巻: 20 ページ: 499-508

    • 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
  • [雑誌論文] Large As sublattice distortion in sphalerite ZnSnAs2 thin films revealed by x-ray fluorescence holography2016

    • 著者名/発表者名
      K. Hayashi, N. Uchitomi, K. Yamagami, A. Suzuki, H. Yoshizawa, J. T. Asubar, N. Happo, S. Hosokawa
    • 雑誌名

      J. Appl. Phys.

      巻: 119 ページ: 125703-125709

    • 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
  • [雑誌論文] Theory of unconventional spin states in surfaces with non-Rashba spin-orbit interaction2015

    • 著者名/発表者名
      Kokin Nakajin and Shuichi Murakami
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 号: 24

    • DOI

      10.1103/physrevb.91.245428

    • 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
  • [学会発表] InGaAs2次元電子ガス2層系における共鳴スピンホール効果測定2016

    • 著者名/発表者名
      山田省二、藤元章、添田幸伸、赤堀誠志
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 表面反転層高In組成InGaAs2次元電子ガス2層系におけるサブバンド構造と量子ホール効果2016

    • 著者名/発表者名
      添田幸伸、赤堀誠志、藤元章、山田省二、今中康貴、竹端寛治
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 高In組成InGaAs2次元電子ガスにおけるスピンバルブ特性の結晶方位依存性2016

    • 著者名/発表者名
      、添田幸伸、日高志郎、赤堀誠志、山田省二
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Topological phase transition and surface states in Weyl and nodal-line semimetals2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      PCTS Workshop “Dirac and Weyl Fermions in Topological Semimetals
    • 発表場所
      Princeton, USA
    • 年月日
      2016-03-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Topology in the Momentum Space and Emergent Phenomena: From Electrons to Waves in Solids2016

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      IAS Winter School & Workshop on Advanced Concepts in Wave Physics: Topology and Parity-time Symmetries
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2016-01-14
    • 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] In-Plane Transport Properties of MnAs/InAs/ GaAs(111)B Grown by Molecular Beam Epitaxy2015

    • 著者名/発表者名
      Md. E. Islam, C. T. Nguyen, M. Akabori
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science, P3-26
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Spin-Orbit Coupling in Gated Wire Structures Using In0.75Ga0.25As/In0.75Al0.25As Inverted Heterojunctions2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ohori, M. Akabori, S. Hidaka, and S. Yamada
    • 学会等名
      2nd International Symposium on Frontiers in Materials Science, R3-3-3
    • 発表場所
      Tokyo Japan
    • 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] Nitrogen and helium gas field ion source for nanofabrication2015

    • 著者名/発表者名
      M. E. Schmidt, K. Nagahara, O. Takechi, M. Akabori, A. Yasaka, T. Shimoda and M. Mizuta
    • 学会等名
      AVS 62nd International Symposium & Exhibition 2015
    • 発表場所
      San Jose, California, USA
    • 年月日
      2015-10-18
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高In組成InGaAs/InAlAs2次元電子ガス2層系共鳴スピンホール効果観測の基本検討2015

    • 著者名/発表者名
      山田省二、藤元章、赤堀誠志
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] InGaAs/InAlAs2次元電子ガス2層系における分数量子ホールプラトーの痕跡2015

    • 著者名/発表者名
      山田省二、今中康貴、竹端寛治、赤堀誠志
    • 学会等名
      日本物理学会2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Traces of fractional quantum Hall plateaus in asymmetric two-dimensional bilayer system in wide In[0.75]Ga[0.25]As well2015

    • 著者名/発表者名
      S. Hidaka, H. Iwase, M. Akabori, S. Yamada, Y. Imanaka, K. Takehana
    • 学会等名
      21st International Conference of Electronic Properties of Two-dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication and characterization of gated parallel wire structures having a metamorphic InGaAs/InAlAs heterojunction with high In content2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ohori, M. Akabori, S. Hidaka, S. Yamada
    • 学会等名
      21st International Conference of Electronic Properties of Two-dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Subband transport in two-dimensional electron gas bilayer system in narrow In]0.75]Ga[0.25]As well with center In[0.75]Al[0.25]As barrier2015

    • 著者名/発表者名
      K. Hu, S. Hidaka, H. Iwase, M. Akabori, S. Yamada
    • 学会等名
      21st International Conference of Electronic Properties of Two-dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Cyclotron resonance in InGaAs Rashba bilayer system2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Imanaka, K. Takehana, S. Hidaka, H. Iwase, M. Akabori, S. Yamada
    • 学会等名
      21st International Conference of Electronic Properties of Two-dimensional Systems
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2015-07-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Interfacial Fermi Loops from Interfacial Symmetries"2015

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      Gordon Research Conference "Topological & Correlated Matter"
    • 発表場所
      Hong Kong
    • 年月日
      2015-06-30
    • 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] 非Rashba型スピン軌道相互作用を持つ系の接合や積層でのバンド構造とスピン分布2015

    • 著者名/発表者名
      中陳巧勤,村上修一
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 中心にInAlAs障壁層をもつInGaAs2次元電子ガス2層系のサブバンド輸送2015

    • 著者名/発表者名
      胡ガイ、張儲君、日高志郎、岩瀬比宇麻、赤堀誠志、山田省二
    • 学会等名
      日本物理学会第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学(東京都新宿区)
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Spin textures for surface states with non-Rashba-type spin-orbit interaction2015

    • 著者名/発表者名
      Kokin Nakajin, Shuichi Murakami
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 発表場所
      San Antonio, Texas, USA
    • 年月日
      2015-03-05
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 非Rashba型スピン軌道相互作用の接合、積層系におけるスピン物性の理論2014

    • 著者名/発表者名
      中陳巧勤,村上修一
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛 知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] InGaAs 2次元電子ガス2層系のサブバンド輸送解析 (2)2014

    • 著者名/発表者名
      胡ガイ、張儲君、日高志郎、岩瀬比宇麻、赤堀誠志、山田省二
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛 知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Topological control of band structures in surfaces, interfaces and superlattices2014

    • 著者名/発表者名
      Shuichi Murakami
    • 学会等名
      European Phase Change and Ovonics Symposium (EPCOS2014)
    • 発表場所
      Marseille, France
    • 年月日
      2014-09-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2017-05-10  

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