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2018 年度 実績報告書

半導体表面・界面におけるスピン輸送エンジニアリング

研究課題

研究課題/領域番号 16H06089
研究機関京都大学

研究代表者

安藤 裕一郎  京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (50618361)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードスピントロニクス / 半導体 / 界面 / 表面
研究実績の概要

本年度は過去2年間で順調に進展している研究内容である(C)トポロジカル絶縁体の表面状態におけるスピン輸送特性解明および,全く新しい界面状態として(D)酸化物ヘテロ界面におけるスピン輸送特性の解明を中心に研究を行った.以下,これらの研究成果について簡潔に説明する.
(C)トポロジカル絶縁体では昨年度まで行っていた銅チャネルスピンバルブ素子を用いたスピン流電流変換現象について詳細に検討した.その結果,スピン流と電流の変換効率であるラシュバエデルシュタイン長は5Kで10nm以上とこれまで報告されている物質の中で最長であることが判明した.
(D)酸化物ヘテロ界面はLaAlO3/SrTiO3に着目した.その界面には二次元電子層が形成される.我々は室温における二次元電子層のスピン輸送に成功し,スピン拡散長は室温で300nm程度と極めて長いことを報告した.一方,d軌道電子が存在している二次元電子層は,わずかな特性変調により強磁性体化する可能性がある.もしそのようなことが可能であれば、二次元電子層内部に強磁性層と非磁性層を作り分けることができ,人工的な接合のないスピンデバイスを形成できる可能性がある.そこで本年度は強磁性体を蒸着することによる近接効果強磁性体の実現およびスピン輸送起因の磁気抵抗効果の実現を目指し研究を実施した.実際に強磁性体を堆積したLaAlO3/SrTiO3二次元電子層の磁気抵抗効果を測定したところ,平行・反平行磁化配置の切り替えに伴う抵抗変化は観測されなかったが,異方性磁気抵抗効果に起因すると考えられる三角形状の磁気抵抗効果信号が観測された.接合した強磁性体自体の異方性磁気抵抗効果で期待される信号は数桁小さく,更に極性が反対である.従って,LaAlO3/SrTiO3界面が強磁性体化し,その近接効果により発現した異方性磁気抵抗効果の可能性が高いことが判明した.

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Thermally Generated Spin Signals in a Nondegenerate Silicon Spin Valve2018

    • 著者名/発表者名
      Yamashita Naoto、Ando Yuichiro、Koike Hayato、Miwa Shinji、Suzuki Yoshishige、Shiraishi Masashi
    • 雑誌名

      Physical Review Applied

      巻: 9 ページ: 054002-1~9

    • DOI

      10.1103/PhysRevApplied.9.054002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-wave-induced lateral temperature gradient in a YIG thin film/GGG system excited in an ESR cavity2018

    • 著者名/発表者名
      Shigematsu Ei、Ando Yuichiro、Dushenko Sergey、Shinjo Teruya、Shiraishi Masashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 112 ページ: 212401~212401

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5022452

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tunable inverse spin Hall effect in nanometer-thick platinum films by ionic gating2018

    • 著者名/発表者名
      Dushenko Sergey、Hokazono Masaya、Nakamura Kohji、Ando Yuichiro、Shinjo Teruya、Shiraishi Masashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 3118-1~7

    • DOI

      10.1038/s41467-018-05611-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin-orbit coupling induced by bismuth doping in silicon thin films2018

    • 著者名/発表者名
      Rortais F.、Lee S.、Ohshima R.、Dushenko S.、Ando Y.、Shiraishi M.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 ページ: 122408~122408

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5046781

    • 査読あり
  • [学会発表] Bias dependence of spin accumulation voltages in non-degenerate Si spin valves2019

    • 著者名/発表者名
      S. Lee, F. Rortais, R. Ohshima, Y. Ando, S. Miwa, Y. Suzuki, H. Koike and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Control over ISHE in a platinum film by ionic gating2019

    • 著者名/発表者名
      S. Dushenko, M. Hokazono, K. Nakamura, T. Shinjo, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Induced Spin-Orbit Coupling in Silicon Thin Films by Bismuth Doping2019

    • 著者名/発表者名
      F. Rortais, S. Lee, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      APS March Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Induced Spin-Orbit Coupling in Silicon Thin Films by Bismuth Doping2019

    • 著者名/発表者名
      F. Rortais, S. Lee, R. Ohshima, S. Dushenko, Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      14th Joint MMM-Intermag
    • 国際学会
  • [学会発表] Spin-charge interconversion in topological surface states detected by copper-based lateral spin valves2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      One-Day Symposium on Spintronic Properties of Graphene and Related 2D Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge interconversion in topological surface states2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Ando and M. Shiraishi
    • 学会等名
      第42回 日本磁気学会学術講演会 シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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