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絶縁体スピンゼーベック素子におけるスピン流生成の微視的検証と界面スピン状態の解明

公募研究

研究領域超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア
研究課題/領域番号 24108509
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関独立行政法人日本原子力研究開発機構

研究代表者

伊藤 孝  独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究員 (10455280)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2014-03-31
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
キーワード量子ビーム科学 / スピントロニクス / 不純物物性 / スピンエレクトロニクス
研究概要

(1)イットリウム鉄ガーネット(YIG)におけるスピンゼーベック効果のバルクμSRによる微視的検証
YIGにおけるスピンゼーベック効果を微視的な観点から検証するために、YIG単結晶試料に温度勾配を印加し、運動エネルギー4MeVの正ミュオンを用いてバルクμSR測定を行った。ミュオンがYIGの格子間に静止していると見なせる低温環境下(60K以下)において、最大3.3K/mmの温度勾配を試料に印加し、マグノンの励起に起因するミュオンスピン縦緩和を縦磁場0.1 Tのもとで測定した。しかし、いずれの条件においてもミュオンスピン縦緩和率に有意な差は見られず、スピン流(マグノンの流れ)を直接検出することはできなかった。以上の実験結果の一部は論文(JPS Conf. Proc. 2 (2014) 010209)に報告されている。
(2)超低速ミュオンによるスピントロニクス薄膜材料研究のための基礎研究
J-PARCハドロン実験施設における放射性物質漏洩事故等の影響により超低速ミュオンビームラインの整備に遅れが出たため、研究期間内に超低速ミュオンの供給を受けることができなくなった。そこで、今後の超低速ミュオンを用いたスピントロニクス薄膜材料の研究に備え、薄膜用基板として広く用いられている酸化物単結晶におけるμSR信号(バックグラウンド)の測定を行った。これにより、一連の酸化物単結晶基板に対してミュオンスピン緩和率の温度依存性等の基礎データを得ることができた。また、その過程において、誘電材料BaTiO3中のミュオニウム(水素の疑似同位体)が浅いドナー準位を形成することを発見したので、論文(Appl. Phys. Lett. 103 (2013) 042905)にまとめ報告した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Local Magnetic Field and Positive Muon Diffusion in Yttrium Iron Garnet2014

    • 著者名/発表者名
      Takashi. U. Ito, Wataru Higemoto, and Hubertus Luetkens
    • 雑誌名

      JPS Conf. Proc.

      巻: 2 ページ: 10209-10209

    • DOI

      10.7566/jpscp.2.010209

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Online full two-dimentional imaging of pulsed muon beams at J-PARC MUSE using a gated image intensifier2014

    • 著者名/発表者名
      T. U. Ito, A. Toyoda, W. Higemoto, M. Tajima, Y. Matsuda, K. Shimomura
    • 雑誌名

      Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A

      巻: vol. 754 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1016/j.nima.2014.04.014

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shallow donor level associated with hydrogen impurities in undoped BaTiO32013

    • 著者名/発表者名
      T. U. Ito, W. Higemoto, T. D. Matsuda, A. Koda, and K. Shimomura
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 号: 4 ページ: 42905-42905

    • DOI

      10.1063/1.4812348

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 絶縁体スピンゼーベック素子におけるスピン流生成の微視的検証と界面スピン状態の解明2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 雑誌名

      日本中間子科学会紙「めそん」

      巻: 36 ページ: 36-39

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ミュオンスピン回転法による物性研究の最前線2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      第2回西川シンポジウム
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2013-03-13
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 超低速ミュオンによる熱スピントロニクスデバイスの研究2012

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡」第2回領域会議
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2012-08-31
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Pilot Experiment for Microscopic Detection of Spin-wave Spin Current in Yttrium Iron Garnet Generated by the Spin-Seebeck Effect

    • 著者名/発表者名
      T.U. Ito and W. Higemoto
    • 学会等名
      International Symposium on Science Explored by Ultra Slow Muon (USM2013)
    • 発表場所
      Kunibiki Messe (Matsue)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ミュオンで探るペロフスカイト型酸化物中の不純物水素の電子状態

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝
    • 学会等名
      物構研サイエンスフェスタ2013
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] μSR法で探るペロブスカイト酸化物中の不純物水素状態

    • 著者名/発表者名
      伊藤孝,髭本亘,幸田章宏,西山樟生,下村浩一郎
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] セラミックコンデンサ中の水素不純物が絶縁劣化を引き起こすメカニズムを解明

    • URL

      http://www.jaea.go.jp/02/press2013/p13072201/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] セラミックコンデンサ中の水素不純物が絶縁劣化を引き起こすメカニズムを解明

    • URL

      http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20130722150000/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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