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2019 年度 実績報告書

高効率スピン注入によるスピン偏極超伝導電流生成の実現

研究課題

研究課題/領域番号 17K14109
研究機関九州大学

研究代表者

大西 紘平  九州大学, 理学研究院, 助教 (30722293)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードスピン流 / 超伝導 / トリプレットクーパー対 / スピン偏極超伝導電流 / スピントロニクス
研究実績の概要

本研究の目的は、近接効果およびスピン注入によりクーパー対のシングレット状態からトリプレット状態への変換を促し、それによるスピン偏極超伝導電流を実現することである。そのうち当該年度は、昨年度から引き続き、イギリスのグループとの共同研究を推進することにより、スピン軌道相互作用と交換相互作用によるスピン偏極超伝導電流の生成と検出を行った。具体的には、超伝導体を含む多層膜に対してスピン注入を行い、スピン軌道相互作用や交換相互作用の近接効果の有無によるスピン信号の変化を測定し、その検出方法の有効性について示した。
その他、研究期間全体を通じて、以下のような成果を挙げた。
(1) 複数の強磁性体ドットを用いてその磁化配列を制御することにより、スピン注入によって超伝導近接効果が抑制される様子を電気的に測定することに成功した。(2) 高スピン偏極材料であるCoFeAlを用いて作製したナノピラーとより高い超伝導転移温度を有するNbNを用いることで、超伝導体と金属の界面における超伝導ギャップ形成の温度依存性やそれに対するスピン吸収の現象論的モデルを構築した。(3) 強いスピン軌道相互作用と交換相互作用の近接効果下にある超伝導体に対してスピン注入を行い、スピン偏極超伝導電流の検出にスピン吸収が有効であることを示した。(4) 理論グループと積極的な議論を行うことにより、非磁性体中に形成された磁性体クラスタへのスピン注入による制御方法や、スピングラス状態を用いたスピンバルブ構造による超伝導電流のスピン偏極率測定など、今後の超伝導スピントロニクス分野拡大に向けた着想を得られた。
これらの成果は、査読付き論文に掲載済みもしくは投稿に向けて執筆中である。また、招待講演を含めて研究会等における発表も行った。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Cambridge(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Cambridge
  • [雑誌論文] Spin-transport in superconductors2020

    • 著者名/発表者名
      Ohnishi K.、Komori S.、Yang G.、Jeon K.-R.、Olde Olthof L. A. B.、 Montiel X.、Blamire M. G.、Robinson J. W. A.
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 116 ページ: 130501~130501

    • DOI

      10.1063/1.5138905

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spin-orbit torque-driven current-induced domain wall motion in Gd-Fe magnetic wires2019

    • 著者名/発表者名
      Kurokawa Yuichiro、Wakae Masakazu、Sumi Satoshi、Awano Hiroyuki、Ohnishi Kohei、Yuasa Hiromi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 58 ページ: 030905~030905

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aafa91

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Spin-Valve Effect in Magnetic Multi-layered Nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      Asam Nagarjuna、Yamanoi Kazuto、Ohnishi Kohei、Kimura Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Superconductivity and Novel Magnetism

      巻: 32 ページ: 3109~3113

    • DOI

      10.1007/s10948-019-5016-5

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bolometric ferromagnetic resonance techniques for characterising spin-Hall effect at high temperatures2019

    • 著者名/発表者名
      Phu P.、Yamanoi K.、Ohnishi K.、Hyodo J.、Rogdakis K.、Yamazaki Y.、Kimura T.、Kurebayashi H.
    • 雑誌名

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      巻: 485 ページ: 304~307

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2019.04.070

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quasi-antiferromagnetic multilayer stacks with 90 degree coupling mediated by thin Fe oxide spacers2019

    • 著者名/発表者名
      Nagashima G.、Kurokawa Y.、Zhong Y.、Horiike S.、Schonke D.、Krautscheid P.、Reeve R.、Klaui M.、Inagaki Y.、Kawae T.、Tanaka T.、Matsuyama K.、Ohnishi K.、Kimura T.、Yuasa H.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 126 ページ: 093901~093901

    • DOI

      10.1063/1.5117869

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Transport properties in submicron Nb superconducting wire with ferromagnetic electrode2020

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnishi, T. Iwahori, D. Yano, and T. Kimura
    • 学会等名
      New Perspective in Spin Conversion Science (NPSCS) 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Non-local spin transport in superconductor/ferromagnet hybrid lateral structures2020

    • 著者名/発表者名
      K. Ohnishi, and T. Kimura
    • 学会等名
      7th International Conference on Superconductivity and Magnetism (ICSM2020)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Experimental demonstration of a Josephson junction under spin current injection2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Ohnishi
    • 学会等名
      EPSRC-OSS meeting
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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