高効率スピン源の理論設計

2009 年度 自己評価報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048002
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 白井 正文 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (70221306)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: スピンエレクトロニクス / スピン流 / 計算物理 / ハーフメタル / 垂直磁気材料

研究概要

スピン流を利用した次世代エレクトロニクス素子を実現するためには、非磁性半導体もしくは非磁性金属にスピン偏極した電子を高効率に注入することが不可欠である。本研究課題は、電子状態の第一原理計算に基づいて高効率なスピン源を理論設計することを目的として、高スピン偏極強磁性体(ハーフメタル)を利用したヘテロ構造やスピンフィルタ機能を発現する量子ナノ構造におけるスピン依存電気伝導を第一原理計算する。ヘテロ接合界面や量子ナノ構造における原子配列と電子状態およびスピン依存電気伝導との関連を明らかにして、スピン源として有効な材料・構造を理論的に設計する。また、スピン軌道相互作用やスピン配列の熱ゆらぎがスピン源としての機能に及ぼす影響を理論的に検討すると共に、磁気異方性の電界制御を利用したスピン注入磁化反転の臨界電流密度の低減策を提案する。

研究成果

• [雑誌論文] Interface structure of half-metallic Heusler alloy Co_2MnSi thin films facing an MgO tunnel barrier determined by x-ray magnetic circular dichroism (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, T. Katayama, T. Ishikawa, M. Yamamoto, D. Asakura, T. Koide, Y. Miura, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.81, Article No.144417 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Finite electric field effects in the large perpendicular magnetic anisotropy surface Pt/Fe/Pt (001): A first-principles stud (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tsujikawa, T. Oda
  • 雑誌名: Physical Review Letters Vol.102, Article No.247203 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Absence of temperature dependence of the valence-band spectrum of Co_2MnSi (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Miyamoto, A. Kimura, Y. Miura, M. Shirai, M. Ye, Y. Cui, K. Shimada, H. Namatame, M. Taniguchi, Y. Takeda, Y. Saitoh, E. Ikenaga, S. Ueda, K. Kobayashi, T. Kanomata
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.79, Article No.100405(R) ページ: 1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallic interface between a Heusler alloy and Si (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Abe, Y. Miura, Y. Shiozawa, M. Shirai
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter Vol.21,ArticleNo.064244 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Half-metallic interface and coherent tunneling in Co_2YZ/MgO/Co_2YZ (YZ = MnSi, CrAl) magnetic tunnel junctions: A first-principles study (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Miura, H. Uchida, Y. Oba, K. Abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physical Review B Vol.78, Article No.064416 ページ: 1-9
  • 査読あり