原子層積層構造の空間反転対称性の制御によるスピン流の生成

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K05484
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅰ
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 明楽 浩史 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20184129)
• 研究分担者: 鈴浦 秀勝 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10282683) ; 江上 喜幸 北海道大学, 工学研究院, 助教 (20397631)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: スピントロニクス / 原子層 / 原子鎖

研究成果の概要

系に空間反転対称性の破れ（あるいは局所的な空間反転対称性の破れ）がある場合、電流を流すことでスピン角運動量の偏りが系全体で（あるいは局所的に）発生する。この電流誘起スピン偏極は、電極と接続することによりスピン流として取り出すことができる。本研究では、(1) 原子をらせんに沿って並べた原子鎖において、らせんの曲率や捩率を変えて空間反転対称性を制御することにより電流誘起スピン偏極を大きく変えられることを示した。また、(2) IV族元素からなる原子層において電子密度を変えることにより電流誘起スピン偏極の向きが反転することを見い出した。

自由記述の分野

物性理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果は、系の空間反転対称性と系に電流を流したときに発生するスピン偏極の関係をらせん状原子鎖と IV族原子層に対して解明したという基礎物理学上の意義をもつとともに、スピン流生成の効率向上のための指針という工学的意義をもつ。電流誘起スピン偏極から取り出されるスピン流はスピントロニクスにおいて磁化反転に用いられているので、電流誘起スピン偏極を増大させることができれば磁化反転の高速化につながり社会的にも波及効果が期待できる。