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2.5次元物質における高効率スピン電流変換

公募研究

研究領域2.5次元物質科学:社会変革に向けた物質科学のパラダイムシフト
研究課題/領域番号 22H05449
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関東京大学

研究代表者

塩見 雄毅  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードスピントロニクス / スピン電流変換 / スピン流 / 低次元物質
研究開始時の研究の概要

電子スピンの自由度をエレクトロニクスに積極的に用いるスピントロニクス素子においては、スピンと電流の間の相互変換が重要な構成要素になる。高効率にスピンと電流の変換が可能な新しい物質材料の開発を目指して、2.5次元物質に特有の自由度に着目してスピン電流変換現象を調べる。それにより2.5次元物質特有のスピントロニクス物性を開拓し、2.5次元物質を用いた新しいスピン電流変換材料の設計指針を構築する。

研究実績の概要

本研究では、2.5次元物質に特有の自由度を利用することで、新奇スピントロニクス物性を開拓することを目指す。申請者はスピントロニクス(スピン・エレクトロニクス)分野と物性物理学分野の境界領域で研究を行っており、物性物理物質を積極的にスピントロニクス分野に持ち込むことで新奇スピン物性を実験的に開拓してきた。スピントロニクス分野における最重要課題の一つは、高効率にスピン角運動量の流れであるスピン流を電気的に生成・検出すること(スピン電流変換)であり、材料開発が精力的に行われてきたが、未だ満足できる性能を有する材料は見出されていない。そこで本研究では、2.5次元物質を用いた新しいスピン電流変換材料の設計指針の構築を目指し、2.5次元物質に特有の近接効果・ひねり・対称性という3つの自由度の観点から2.5次元物質のスピン電流変換現象を調べた。
今年度は、昨年度開始した複数の共同研究を継続して行った。既に宮田氏や加藤氏、笹川氏など領域メンバーからいくつかの試料の提供を受けて研究を進めており、特に対称性の破れに着目して設計された2.5次元物質を主たる対象として研究を行った。磁気光学イメージングを用いた実験では複数の2.5次元デバイスでの測定を行い興味深い結果が得られ始めている。対照実験用の試料における測定も進め、半導体の光学物性の専門家とも議論しつつ実験結果の解釈を進めた。さらに、昨年度圧電性能評価の結果を査読付き論文として報告した2次元強誘電体In2Se3においても、論文出版後に新しいプロジェクトを開始し、有望な結果が出始めている。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Surface anisotropic magnetoresistance in the antiferromagnetic semiconductor <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mml:mrow><mml:mi>Cr</mml:mi><mml:msub><mml:mi>Sb</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math>2023

    • 著者名/発表者名
      Kurea Nakagawa, Motoi Kimata, Tomoyuki Yokouchi, Yuki Shiomi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 107 号: 18 ページ: 1-6

    • DOI

      10.1103/physrevb.107.l180405

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Piezoelectric Effect in 2H and 3R phases of a-In2Se32023

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, R. Murata, T. Sasagawa, and Y. Shiomi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 62 号: 6 ページ: 61006-61006

    • DOI

      10.35848/1347-4065/acdc72

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Amorphous Ferromagnetic Metal in van der Waals Materials2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang Siyue、Harii Kazuya、Yokouchi Tomoyuki、Okayasu Satoru、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Advanced Electronic Materials

      巻: 10 号: 2 ページ: 2300609-2300609

    • DOI

      10.1002/aelm.202300609

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Modulation of spin Hall magnetoresistance in α-Fe2O3/Pt by uniaxial tensile strain2023

    • 著者名/発表者名
      Matsuki Junnosuke、Yokouchi Tomoyuki、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 16 号: 12 ページ: 123001-123001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ad0db7

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Trapping and manipulating skyrmions in two-dimensional films by surface acoustic waves2023

    • 著者名/発表者名
      Miyazaki Yu、Yokouchi Tomoyuki、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1 ページ: 1922-1922

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29022-z

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Giant Magnetochiral Anisotropy in Weyl Semimetal WTe2 Induced by Diverging Berry Curvature2023

    • 著者名/発表者名
      Yokouchi Tomoyuki、Ikeda Yuya、Morimoto Takahiro、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 130 号: 13 ページ: 136301-136301

    • DOI

      10.1103/physrevlett.130.136301

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phase-change control of anomalous Hall effect in ferromagnetic MnBi thin films2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang Siyue、Miyazaki Yu、Yokouchi Tomoyuki、Shiomi Yuki
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 121 号: 26 ページ: 262402-262402

    • DOI

      10.1063/5.0121284

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Reconfigurable single-material Peltier effect using magnetic phase junctions2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Shiomi
    • 学会等名
      Young Research Leaders Group Workshop: Spins, Orbits, Charges, and Heat in Magnets
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 新・物性物理入門2023

    • 著者名/発表者名
      塩見雄毅
    • 総ページ数
      216
    • 出版者
      朝倉書店
    • ISBN
      9784254131499
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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