ナノ構造制御による高効率スピン源の探索と創製

2010 年度 研究成果報告書

• 研究領域: スピン流の創出と制御
• 研究課題/領域番号: 19048004
• 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: 高梨 弘毅 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (00187981)
• 研究分担者: 水口 将輝 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (50397759)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 磁性 / スピンエレクトロニクス / ナノ材料 / スピン流 / 物性機能

研究概要

スピン角運動量の流れであるスピン流の創出と制御において、高偏極・高効率スピン源を創製することが重要課題の一つである。本研究では、ナノ構造制御によって高偏極・高効率スピン源を創製することが重要課題の一つである。本研究では、ナノ構造制御によって高偏極・高効率スピン源を創製することを目指した。その結果、Co_2MnSiホイスラー合金層を有する巨大磁気抵抗素子において室温で高い磁気抵抗効果比を実現した。また、非磁性AuホールクロスとFePt垂直スピン源から成るナノ構造において巨大スピンホール効果を観測し、不純物添加効果などを系統的に調べた。さらに、FeやCr、Auナノ粒子を介した磁気伝導特性を調べ、ナノ粒子におけるスピン緩和時間の増大の観測に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface-Assisted Spin Hall Effect in Au Films with Pt Impurities (2010)
  • 著者名/発表者名: B. Gu, I. Sugai, T. Ziman, GY. Guo, N. Nagaosa, T. Seki, K. Takanashi, S. Maekawa
  • 雑誌名: Physics Review Letters 巻: 105巻 ページ: 216401-1-216401-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of large magnetoresistance in Co_2Mn Si/Ag/Co_2MnSi devices with current perpendicular to the plane (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Izumi, T. Iwase, S. Bosu, K. Saito, K. Takanashi, Y. Miura, K. Futatsukawa, K. abe, M. Shirai
  • 雑誌名: Physics Review B 巻: 82巻 ページ: 094444-1-094444-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Accumulation in Cr Nanoparticles in Single Electron Tunneling Regime (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Koda, S. Mitani, M. Mizuguchi, K. Takanashi
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 46巻 ページ: 2052-2055
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical ordering dependence of interlayer exchange coupling in Co-Mn-Si/Cr/Co-Mn-Si trilayer structures (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Bosu, Y. Sakuraba, K. Saito, H. Wang, S. Mitani, K. Takanashi
  • 雑誌名: Physics Review B 巻: 81巻 ページ: 054426-1-054426-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large interface spin-asymmetry and magnetoresistance in fully epitaxial Co_2MnSi / Ag / Co_2MnSi current-perpendicular-to-plane magnetoresistive devices (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Iwase, Y. Sakuraba, S. Bosu, K. Saito, S. Mitani, K. Takanashi
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 2巻 ページ: 063003-1-063003-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleation-type magnetization reversal by spin-polarized current in perpendicularly magnetized FePt layers (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, S. Mitani, K. Takanashi
  • 雑誌名: Physics Review B 巻: 77巻 ページ: 214414-1-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-induced tunnel magnetoresistance due to spin accumulation in Au nanoparticles (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Mitani, Y. Nogi, H. Wang, K. Yakushiji, F. Ernult, K. Takanashi
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 92巻 ページ: 152509-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant spin Hall effect in perpendicularly spin-polarized FePt/Au devices (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, S. Takahashi, H. Imamura, S. Maekawa, J. Nitta, K. Takanashi
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 7巻 ページ: 125-129
  • 査読あり
• [学会発表] L1_0-ordered alloy as a spintronic material (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Takanashi, T. Seki
  • 学会等名: IUMRS-ICA 2011-12th International Conference in Asia
  • 発表場所: Taipei, Taiwan (invited)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Mechanism of Enhanced Spin Relaxation Time in Au Nanoparticles (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Koda, S. Mitani, M. Mizuguchi, K. Takanashi
  • 学会等名: 55th Annual Conference of Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 2010-11-15
• [学会発表] Spin dynamics in ferromagnetic nano-scaled dots (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Mizuguchi, K. Takanashi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA 2010)
  • 発表場所: Sendai, Japan (invited)
  • 年月日: 2010-07-16
• [学会発表] Large interface spinasymmetry and magnetoresistance in full-epitaxial Co_2MnSi / Ag / Co_2MnSi CPP-GMR devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Izumi, S. Bosu, K. Saito, K. Takanashi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Acvanced Magnetic Materials and Applications (ISAMMA 2010)
  • 発表場所: Sendai, Japan (invited)
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Large magnetoresistance in half-metallic Heusler alloy Co_2MnSi-based current-perpendicular-to-plane magnetoresistive devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Takanashi, Y. Sakuraba, T, Iwase, K. Izumi, S. Bosu, K. Saito
  • 学会等名: International Conference on Superconductivity And Magnetism (ICSM 2010)
  • 発表場所: Antalya, Turkey (invited)
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] Spin Accumulation in Cr Nanoparticles in Single Electron Tunneling Regime (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Koda, S. Mitani, M. Mizuguchi, K. Takanashi
  • 学会等名: 11th Join MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: Washington D.C., USA
  • 年月日: 2010-01-20
• [学会発表] Auの室温巨大スピンホール効果 (2009)
  • 著者名/発表者名: 高梨弘毅、菅井勇、三谷誠司
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会シンポジウム
  • 発表場所: 富山大学 (招待講演)
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Giant spin Hall effect in perpendicularly spin-polarized FePt/Au systems (2008)
  • 著者名/発表者名: Takanashi, T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, S. Takahashi, H. Imamura, S. Maekawa, J. Nitta
  • 学会等名: Moscow International Symposium on Magnetism
  • 発表場所: Moscow, Russia (invited)
  • 年月日: 2008-06-21
• [学会発表] Giang spin Hall effect in perpendicularly spin-polarized FePt/Au devices (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Seki, Y. Hasegawa, S. Mitani, K. Takanashi, S. Takahashi, S. Maekawa, H. Imamura, J. Nitta
  • 学会等名: Intermag 2008
  • 発表場所: Madrid, Spain (invited)
  • 年月日: 2008-05-07
• [図書] 機能材料としてのホイスラー合金 第9章 スピントロニクス材料としてのホイスラー合金 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桜庭裕弥、高梨弘毅
  • 総ページ数: 233-270
  • 出版者: 内田老鶴圃
• [備考]
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~ono/tokutei/public_html/