スピン流と機能・制御調整班

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: 19048019
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
• 研究分担者: 鈴木 義茂 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (50344437) ; 清水 大雅 東京農工大学, 共生科学技術研究科, 准教授 (50345170) ; 仲谷 栄伸 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (20207814)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: スピン流デバイス

研究概要

本研究は、特定領域研究「スピン流の創出と制御」の中の研究項目A05「スピン流と機能・制御調整班」である。本研究課題では、スピン流にかかわるさまざまな物理的信号の制御や変換の原理とその機能を探索し、新規デバイスの提案とその機能の実証研究を行った。領域内の各班と連携しつつ、スピン偏極電流制御デバイス、スピン流高周波・熱デバイス、光スピントロニクス機能デバイス、スピン偏極電流磁化反転の解明とデバイス設計の理論、計4グループで研究を行った。さらに、スピン流と機能・制御に関する研究動向調査や研究戦略の策定を行い、班内における情報交換や共同研究を促進させた。2010年8月には、第6回「半導体におけるスピン関連現象の物理と応用」国際会議を主催者として開催し(議長:田中雅明、本研究代表者)、この分野の国際的な発展に貢献した。

研究成果

• [雑誌論文] Nearly non-magnetic valence band of the ferromagnetic semiconductor GaMnAs (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Ohya, Kenta Takata, M.Tanaka
  • 雑誌名: Nature Physics 7 ページ: 342-347
• [雑誌論文] Phase decomposition diagram of magnetic alloy semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: Pham Nam Hai, Shinsuke Yada, Masaaki Tanaka
  • 雑誌名: J.Appl.Phys. 109 ページ: 073919-1-"073919-9"
• [雑誌論文] Boltzmann approach to dissipation produced by a spin-polarized current (2011)
  • 著者名/発表者名: A.A.Tulapurkar, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 83 ページ: 012401-1-"012401-4"
• [雑誌論文] Demonstration of a Magnetically Controllable Fabry-Perot Laser and an Unidirectional Ring Laser Utilizing a Nonreciprocal Semiconductor Optical Amplifier (2011)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, Y.Kono, S.Goto, T.Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 4 ページ: 022201-1-"022201-3"
• [雑誌論文] Large Diode Sensitivity of CoFeB/MgO/CoFeB Magnetic Tunnel Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: S.Ishibashi, T.Seki, T.Nozaki, H.Kubota, S.Yakata, A.Fukushima, S.Yuasa, H.Maehara, K.Tsunekaw, D.D.Djayaprawir, Y.Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Exp. ページ: 3073001-1-"3073001-3"
• [雑誌論文] rfauto-oscillations in antiferromagnetically coupled layers with different coupling strengths (2010)
  • 著者名/発表者名: Takeshi Seki, Hiroyuki Tomita, Teruya Shinjo, Yoshishige Suzuki
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 97 ページ: 162508-1-"162508-3"
• [雑誌論文] Magnetoresistance of a Spin Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor with Ferromagnetic MnAs Source and Drain Contacts (2010)
  • 著者名/発表者名: R.Nakane, T.Harada, K.Sugiura, S.Sugahara, M.Tanaka
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 49 ページ: 113001-1-"113001-3"
• [雑誌論文] Long spin-relaxation time in a single metal nanoparticle (2010)
  • 著者名/発表者名: Pham Nam Hai, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 5 ページ: 593-596
• [雑誌論文] Valence-Band Structure of the Ferromagnetic Semiconductor GaMnAs Studied by Spin-Dependent Resonant Tunneling Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Ohya, Iriya Muneta, Pham Nam Hai, Masaaki Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 104 ページ: 167204-1-"167204-4"
• [雑誌論文] Quantum-level control in a III-V-based ferromagnetic-semiconductor heterostructure with a GaMnAs quantum well and double barriers (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinobu Ohya, Iriya Muneta, Masaaki Tanaka
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 96 ページ: 052505-1-"052505-3"
• [雑誌論文] Optical Isolation Using Nonreciprocal Polarization Rotation in Fe-InGaAlAs/InP Semiconductor Active Waveguide Optical Isolators (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto, T.Mori
  • 雑誌名: Applied Physics Express 3 ページ: 072201-1-"072201-3"
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Evanescent Semiconductor Optical Isolators with Small Gain Saturation Effect (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu, S.Goto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 49 ページ: 122201
• [雑誌論文] Current-induced switching of magnetic vortex core in ferromagnetic elliptical disks (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Yamada, S.Kasai, Y.Nakatani, K.Kobayashi, T.Ono
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 96 ページ: 192508
• [雑誌論文] Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions (2009)
  • 著者名/発表者名: Pham Nam Hai, Shinobu Ohya, Masaaki Tanaka, Stewart E.Barnes, Sadamichi Maekawa
  • 雑誌名: Nature 458 ページ: 489-492
• [雑誌論文] Nature of magnetic coupling between Mn ions in as-grown Ga1-xMnxAs studied by x-ray magnetic circular dichroism (2008)
  • 著者名/発表者名: Y.Takeda, M.Kobayashi, T.Okane, T.Ohkochi, J.Okamoto, Y.Saitoh, K.Kobayashi, H.Yamagami, A.Fujimori, A.Tanaka, J.Okabayashi, M.Oshima, S.Ohya, P.N.Hai, M.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 100 ページ: 247202
• [雑誌論文] Probing the spin polarization of current by soft X-ray imaging of current-induced magnetic vortex dynamics (2008)
  • 著者名/発表者名: S.Kasai, P.Fischer, Mi-Y.Im, K.Yamada, Y.Nakatani, K.Kobayashi, H.Kohno, T.Ono
  • 雑誌名: Phys.Rev.Lett. 101 ページ: 237203
• [雑誌論文] Spin-dependent transport properties in GaMnAs-based spin hot-carrier transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: Y.Mizuno, S.Ohya, P.N.Hai, M.Tanaka
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 90 ページ: 162505-1-"162505-3"
• [雑誌論文] Quantum-size effect and tunneling magnetoresistance in ferromagnetic-semiconductor quantum heterostructures (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Ohya, P.N.Hai, Y.Mizuno, M.Tanaka
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 75 ページ: 155328-1-"155328-6"
• [雑誌論文] Metal-Oxide-Semiconductor Based Spin Devices for Reconfigurable Logic (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, S.Sugahara
  • 雑誌名: Invited paper in the Special Issue on Spintronics, IEEE Transactions on Electron Devices Vol.54(Invited paper) ページ: 961-976
• [雑誌論文] Reconfigurable Logic Gates Using Single Electron Spin Transistors (2007)
  • 著者名/発表者名: Pham Nam Hai, S.Sugahara, M.Tanaka
  • 雑誌名: Jpn.J.Appl.Phys. 46 ページ: 6579-6585
• [学会発表] Properties and functionalities of MnAs-nanoparticle/III-V-semiconductor hybrid structures : Spin transport, magnetoresistance, and electromotive force (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Tanaka
  • 学会等名: IEEE 7th International Symposium on Metallic Multilayers
  • 発表場所: Berkeley, USA
  • 年月日: 20100919-20100924
• [学会発表] Spin dependent transport in III-V magnetic heterostructures (2008)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka
  • 学会等名: Spintronics 2008, Spin Sensing and Devices, SPIE Optics & Photonics Symposium
  • 発表場所: San Diego
  • 年月日: 20080810-20080814
• [図書] Spintronic Devices Based on Semiconductors(Comprehensive Semiconductor Science and Technology)Vol.6 (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Tanaka, Shinobu Ohya
  • 総ページ数: 540-562
  • 出版者: Elsevier (Amsterdam)
• [図書] III-V and Group-IV Based Ferromagnetic Semiconductors for Spintronics(Comprehensive Nanoscience and Technology)Vol.4 (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Tanaka, S.Ohya, Y.Shuto, S.Yada, S.Sugahara
  • 総ページ数: 447-462
  • 出版者: Vol.4
• [図書] Monolithic Integration of Semiconductor Waveguide Optical Isolators with Distributed Feedback Laser Diodes(INTECH, Advances in Optical and Photonic Devices, Chapter 4) (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Shimizu
  • 総ページ数: 59-66
• [図書] Single Mode Operation of 1.5-μm Waveguide Optical Isolators Based on the Nonreciprocal-loss Phenomenon(INTECH, Advances in Optical and Photonic Devices, Chapter 7) (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Amemiya, H.Shimizu, Y.Nakano
  • 総ページ数: 117-136
• [図書] スピントロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線(強磁性半導体へテロ構造-スピン依存トンネル現象を中心に-) (2009)
  • 著者名/発表者名: 田中雅明
  • 出版者: CMC出版
• [図書] スピントロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線 第4章 スピン注入磁化反転と自励発振 (2009)
  • 著者名/発表者名: 鈴木義茂
  • 総ページ数: 42-59
  • 出版者: CMC出版
• [図書] スピントロニクスの基礎と材料・応用技術の最前線 第33章 光スピントロニクスデバイス ～集積光非相反デバイス～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 清水大雅
  • 総ページ数: 397-407
  • 出版者: CMC出版
• [図書] Properties and Functionalities of MnAs/III-V Hybrid and Composite Structures(Chapter 11 in Semiconductors and Semimetals)Volume 82 (2008)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Tanaka, Masafumi Yokoyama, Pham Nam Hai, Shinobu Ohya
  • 総ページ数: 455-485
  • 出版者: Elsevier
• [図書] TMR in Semiconductors(Handbook of Magnetism and Advanced Magnetic Materials)Vol.5 (2007)
  • 著者名/発表者名: S.Ohya, M.Tanaka
  • 総ページ数: 3064
  • 出版者: Spintronics and Magnetoelectronics, John Wiley & Sons Ltd.(Chichester, UK)
• [図書] Proceedings of the 4th International Conference on the Physics and Applications of Spin-related Phenomena in Semiconductors(Special Issure of physica status solidi) (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Tanaka, K.M.Itoh, S.Katsumoto, M.Shirai, H.Munekata.
  • 出版者: Wiley VCH
• [備考] ホームページ等
• [備考] 特定領域「スピン流」
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~ono/tokutei/public_html/
• [備考] 東京大学 田中・大矢研究室
  • URL: http://www.cryst.t.u-tokyo.ac.jp/
• [備考] 東京大学の代表的な研究成果
  • URL: http://www.u-tokyo.ac.jp/coe/english/achievements/report01.html
• [備考] 「半導体におけるスピン関連現象の物理と応用」国際会議PASPS-VI
  • URL: http://www.gakkai-web.net/gakkai/pasps/hp/index.html
• [備考] 大阪大学 鈴木研究室
  • URL: http://www.suzukiylab.mp.es.osaka-u.ac.jp/
• [備考] 東京農工大学 清水研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~h-shmz/lab_index_j.htm
• [備考] 電気通信大学 仲谷研究室
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~h-shmz/lab_index_j.htm
• [備考] 受賞
• [備考] 40th International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2008) Young Researcher Award、Pham Nam Hai (田中研究室) 2009年9月 41st SSDMにて受賞式
• [備考] 東京大学総長賞、総長特別賞、東京大学工学系研究科長賞・最優秀賞 ファムナムハイ(田中研究室) 2009年3月23日 「Spin dependent transport phenomena in III-V semiconductor heterostructures with ferromagnetic MnAs nano-scale particles」に関する一連の研究業績に対して
• [備考] 応用物理学会講演奨励賞、大矢忍、2007年3月
• [備考] 第3回日本学術振興会賞 田中雅明、2007年3月
• [備考] 第20回先端技術大賞(学生部門最優秀賞) ファムナムハイ(田中研究室)、2006年7月