磁気的スピン変換

2018 年度 研究成果報告書

• 研究領域: ナノスピン変換科学
• 研究課題/領域番号: 26103002
• 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: 東京大学
• 研究代表者: 大谷 義近 東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610)
• 研究分担者: 新見 康洋 大阪大学, 理学研究科, 准教授 (00574617) ; Jansen Ronald 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 首席研究員 (40600250) ; 松倉 文礼 東北大学, 国際集積エレクトロニクス研究開発センター, 教授 (50261574) ; 木村 崇 九州大学, 理学研究院, 教授 (80360535) ; 小野 輝男 京都大学, 化学研究所, 教授 (90296749)
• 研究協力者: 小野 輝男
• 研究期間 (年度): 2014-07-10 – 2019-03-31
• キーワード: スピンホール効果 / スピントルク / スピン流 / エデルシュタイン効果 / スピン・電流変換

研究成果の概要

本計画研究では、①非線形スピン・電流変換の開拓および②スピン軌道相互作用を通じて出現する新奇な界面スピン変換物性の開拓を二つの主研究課題に設定した。その結果、スピン揺らぎに起因して大きなスピンホール効果の抑制が生じること、超伝導体中に生じる準粒子状態に着目して行った実験から、スピンホール効果が非線形に増強することを見出し、理論と実験の両面から現象を解明した。その他、表面や界面に生じるエデルシュタイン効果を利用して高効率なスピン・電流相互変換を実現した他、バルクで生じるワイル型の電流・スピン変換やワイル反強磁性体に新奇な磁気ホール効果が生じることを実験と理論の両面から明らかにした。

自由記述の分野

物性物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

磁気的スピン変換で設定した研究成果は、磁気メモリー素子や論理素子等のスピントロニクス素子応用に密接に関係する基本的なスピン伝導物性の知見を与えるものである。具体的には、スピン軌道トルクを用いた磁化反転素子の低消費電力化を実現するための設計指針を提供するだけでなく、高効率なスピン・電流変換手法の確立は、今後発展が期待されるエネルギーハーベスティングの主要原理になることから、社会的な波及効果極めて大きいと考える。