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2014 年度 実績報告書

電気的スピン変換

計画研究

研究領域ナノスピン変換科学
研究課題/領域番号 26103003
研究機関京都大学

研究代表者

白石 誠司  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30397682)

研究分担者 勝本 信吾  東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
齋藤 秀和  独立行政法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (50357068)
浜屋 宏平  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90401281)
研究期間 (年度) 2014-06-27 – 2019-03-31
キーワードスピンエレクトロニクス / スピン変換 / 半導体 / トポロジカル絶縁体 / ホイスラー合金
研究実績の概要

H26年度は各研究グループでそれぞれ(1)微細構造スピン変換素子作製装置、(2)スピン=光変換観測システム、(3)プローブ顕微鏡、を導入及び立ち上げを行い、H27年度以降の研究基盤の構築を行った。
学術面では、以下の成果を挙げた。(1)3次元トポロジカル絶縁体における表面スピン偏極の観測とnon-zero Berry phaseの観測(2)GaAsにおける動力学的スピン輸送とスピン変換の室温における実現(3)III-V族スピン=光変換用素子の作製条件最適化
(1)-(3)に関しては学術論文4件にまとめられている。学術論文として出版はされていないが顕著な業績としては、ホイスラー系強磁性金属を用いた界面スピン変換現象の観測、熱流とスピン流の相関によるスピンカロリトロニクス的観点から金属スピン素子における熱=スピン変換の高効率化、などが挙げられる。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究初年度ではあるが、既に多様な材料ステージにおいて、スピン=電荷、スピン=光、スピン=熱など多彩なスピン変換現象が観測された。これらは新学術領域研究における5つの班間の連携研究による成果という側面もあり、新学術領域研究として望ましい進展であると判断できる。これらの成果の発信状況としてもNano LettersやPhysical Review Bなど高いインパクト・ファクターを有する一流学術誌に掲載されている。

今後の研究の推進方策

H26年度は非常に好適な研究の進捗が見られたので、引き続き班内・班間連携を継続的に推進し、H26年度並のレベルの成果の発信状況を維持していく。特にその萌芽が見られる熱=スピン変換などの学理の理解に注力していくと共に、新現象の発見や新材料の開拓にも鋭意努力する。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (19件)

  • [雑誌論文] Spin transport and spin conversion in compound semiconductors with non-negligible spin-orbit interaction2015

    • 著者名/発表者名
      A. Yamamoto, Y. Ando, T. Shinjo T. Uemura and M. Shiraishi,
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 91 ページ: 024417

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.91.024417

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Fabrication of Ge-based light-emitting diodes with a ferromagnetic2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iba, H. Saito, S. Yuasa, Y. Yasutake,
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 54 ページ: 04DM02

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Shubnikov-de Haas oscillations and nonzero Berry phases of the topological hole conduction in Tl1-xBi1+xSe22014

    • 著者名/発表者名
      G. Eguchi, K. Kuroda, K. Shirai, A. Kimura and M. Shiraishi
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 90 ページ: 201307

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.201307

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrical Detection of the Spin Polarization Due to Charge Flow in the Surface State of the Topological Insulator Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.32014

    • 著者名/発表者名
      Yu. Ando, T. Hamasaki, T. Kurokawa, F. Yang, M. Novak, S. Sasaki, K. Segawa, Yo. Ando and M. Shiraishi,
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 14 ページ: 6226

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1021/nl502546c

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 微量水素終端したグラフェンにおけるスピン軌道相互作用と電子波位相破壊の抑制2015

    • 著者名/発表者名
      上條潤一,片桐勇人,加藤建彰,中村壮智,勝本信吾,江澤雅彦,春山純志,Barbaros zyilmaz
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] 水素化グラフェンにおけるスピン注入2015

    • 著者名/発表者名
      中村壮智,橋本義昭,春山純志,家泰弘,勝本信吾
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] 黒リン単原子層の特異な電子物性2015

    • 著者名/発表者名
      片桐勇人,牧野竜也,大畠智佳,中村壮智,勝本信吾,江澤雅彦,篠原久典,春山純志
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] MoS2単原子層への電子線照射・構造転移と電子物性2015

    • 著者名/発表者名
      牧野竜也,片桐勇人,大畠智佳,中村壮智,勝本信吾,末永和知,春山純志
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] トポロジカル絶縁体Tl1-xBi1+xSe2の表面輸送特性と電子散乱機構2015

    • 著者名/発表者名
      江口 学
    • 学会等名
      JPS 2015 spring meeting
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
  • [学会発表] Detection of Surface Spin Current in 3-D Topological Insulator, BiSbSeTe2015

    • 著者名/発表者名
      M. Shiraishi
    • 学会等名
      DPG Spring Meeting 2015
    • 発表場所
      ドイツ ベルリン
    • 年月日
      2015-03-17
  • [学会発表] Highly efficient spin pumping from a single-crystalline Fe3Si layer into a Si channel2015

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Ando
    • 学会等名
      JSAP Spring Meeting
    • 発表場所
      東海大 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Dynamical spin injection into solution-processed Carbon-nanotubes2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nagano
    • 学会等名
      JSAP Spring Meeting
    • 発表場所
      東海大 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Dynamical spin injection into n-type 4H-SiC2015

    • 著者名/発表者名
      Ei Shigematsu
    • 学会等名
      JSAP Spring Meeting
    • 発表場所
      東海大 湘南キャンパス
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] “単結晶Fe3Si薄膜からSiチャネル中への高効率スピンポンピング”2015

    • 著者名/発表者名
      安藤裕一郎,市場昂基,山田晋也,新庄輝也,浜屋宏平,白石誠司
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 2端子Co2FeSiスピン注入による巨大純スピン流の生成2015

    • 著者名/発表者名
      黒川孝幸, 沖宗一郎, 山田晋也, 金島岳, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] 2端子Co2FeSiスピン注入による巨大スピン蓄積の検出2015

    • 著者名/発表者名
      黒川孝幸,沖宗一郎, 山田晋也, 金島岳, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
  • [学会発表] Effect of growth condition on circular polarization of luminescence in2015

    • 著者名/発表者名
      S. Iba, H. Saito, S. Yuasa, K. Watanabe, Y. Oono,
    • 学会等名
      第62会応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学 平塚市
    • 年月日
      2015-03-11
  • [学会発表] Surface Shubnikov-de Haas oscillations of the topological hole conduction in the bulk insulator Tl1-xBi1+xSe22015

    • 著者名/発表者名
      G. Eguchi
    • 学会等名
      APS 2015
    • 発表場所
      サンアントニオ、アメリカ
    • 年月日
      2015-03-02 – 2015-03-06
  • [学会発表] Electrical injection and extraction of spin polarized current through a ferromagnetic metal / topological insulator interface2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando
    • 学会等名
      TQP2014
    • 発表場所
      Kyoto Univ.
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
  • [学会発表] Reversible electron-hole conduction and surface Shubnikov-de Haas oscillations in the bulk insulator Tl1-xBi1+xSe22014

    • 著者名/発表者名
      G. Eguchi
    • 学会等名
      TQP2014
    • 発表場所
      Kyoto Univ.
    • 年月日
      2014-12-16 – 2014-12-20
  • [学会発表] Electrical detection of the Spin Polarized current due to spin-momentum locking in the surface state of the topological insulator Bi1.5Sb0.5Te1.7Se1.32014

    • 著者名/発表者名
      Y.Ando
    • 学会等名
      59th Annual conference on MMM
    • 発表場所
      Honolulu,Hawai
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
  • [学会発表] Demonstration of spin transport in n-type Germanium epilayers at room temperature2014

    • 著者名/発表者名
      S.Dushenko
    • 学会等名
      59th Annual conference on MMM
    • 発表場所
      Honolulu,Hawai
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07
  • [学会発表] Comparison of the spin injection/extraction efficiencies between bulk-insulating and –metallic topological insulators2014

    • 著者名/発表者名
      T.Hamasaki
    • 学会等名
      59th Annual conference on MMM
    • 発表場所
      Honolulu,Hawai
    • 年月日
      2014-11-03 – 2014-11-07

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公開日: 2016-06-01  

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