スピン伝導の基礎理論構築と新規なデバイスの設計

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21560001
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 近藤 憲治 北海道大学, 電子科学研究所, 講師 (50360946)
• 研究分担者: 海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: スピントロニクス / 輸送理論 / 非平衡グリーン関数 / スピン軌道相互作用

研究概要

本研究課題では、強磁性薄膜のエッジ間に有機分子を挟んだスピン量子十字構造素子なる新規なデバイスを提案し、そのスピン伝導特性について非平衡グリーン関数を用いて理論的に調べた。また、プロトタイプのデバイスを作成し、実験結果と比較することによって理論の検証を行った。研究の結果、アンダーソン・ハミルトニアンを用いて、スピン伝導の一般式を得ることに成功した。同時にプロトタイプのスピン量子十字構造素子を作成することに成功し、理論と実験の良い一致が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Spin Transport inFerromagnet/Semiconductor/Ferromagnet Structures with Cubic Dresselhaus Spin-Orbit-Interaction (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: Vol.107 ページ: 09C709-1-09C709-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Roughness and Magnetic Properties of Co Ferromagnetic Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, T. Abe, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn 巻: Vol.55 ページ: 187-190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Longitudinal and transverse exciton-spin relaxation in a single InAsP quantum dot embedded inside a standing InP nanowire using photoluminescence spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Sasakura, C. Hermannstadter, S. N. Dorenbos, N. Akopian, M. P. Kouwen, J. Motohisa, Y. Kobayashi, H. Kumano, K. Kondo, K. Tomioka, T. Fukui, I. Suemune and V. Zwiller
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: Vol.85 ページ: 075324-1-1-075324-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Morphologies and Magnetic Properties of Fe and Co Magnetic Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, T. Abe, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: Vol.111 ページ: 07C104-1-07C104-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Large Thermoelectric Voltage in Point Contacts of Ni Ferromagnetic Metals (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju and A. Ishibashi
  • 雑誌名: Mat. Res. Soc. Symp. Proc 巻: Vol.1314 ページ: ll0836-1-ll0836-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface and Interface Structures and Magnetic Properties of Ni and Ni75Fe25 Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, N. Basheer, T. Abe, K. Kondo, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsu, andA. Ishibashi
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn 巻: Vol.54 ページ: 203-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical Modeling of Spin Quantum Cross Structure Devices with Noncollinear Ferromagnetic Electrodes (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: Vol.107 ページ: 09C709-1-09C709-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Theoretical Study and Realization of New Spin Quantum Cross Structure Devices using Organic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju, and A. Ishibashi
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: Vol.1198 ページ: E07011-E07016
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-Voltage Characteristics in Nanoscale Tunnel Junctions Utilizing Thin-Film Edges (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: Vol.49 ページ: 105203-1-105203-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Current-Voltage Characteristics of Ni Spin Quantum Cross Devices with P3HT : PCBM Organic Materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, N. Basheer, N. Kawaguchi, S. White, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsu and A. Ishibashi
  • 雑誌名: Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 巻: Vol.1252 ページ: J02081-J02086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Roughness and Magnetic Properties of Ni and Ni78Fe22Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, N. Basheer, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 雑誌名: IEEE Transactions onMagnetics 巻: Vol.46 ページ: 1356-1359
  • 査読あり
• [雑誌論文] The fabrication of Ni quantum cross devices with a17 nm junction and their current.voltage characteristics (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, A. Ono, N. Kawaguchi, J. Won, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsuand A. Ishibashi
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.21 ページ: 015301-1-015301-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical and Experimental Results of Electronic Transport of Spin Quantum Cross Structure Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju, and A. Ishibashi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: Vol.105 ページ: 07D522-1-07D522-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] ホール効果と異常ホール効果,そしてその先にあるもの (2009)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治
  • 雑誌名: 日本金属学会誌まてりあ 巻: Vol.48 ページ: 55-60
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ni thin films vacuum-evaporated on polyethylene naphthalate substrates with and without the application of magnetic field (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, A. Ono, N. Kawaguchi, K. Kondo, A. Ishibashi, J. Won, A. Hirata, M. Ishimaruand Y. Hirotsu
  • 雑誌名: Appl. Sur. Sci 巻: Vol.255 ページ: 3706 -3712
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Quantum Cross Devices Using Ni Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, A. Ono, N. Kawaguchi, J. H. Won, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsu, and A. Ishibashi
  • 雑誌名: J. Magn. Soc. Jpn 巻: Vol.33 ページ: 242-246
  • 査読あり
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート有機膜上のCo強磁性薄膜における表面粗さと磁気特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、阿部太郎、近藤憲治、石橋晃
  • 学会等名: 第52回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 学習院大学
  • 年月日: 2011-11-17
• [学会発表] Microscopic Magneto-Optic Kerr Effect Spectroscopy in Ni75Fe25 and Fe Ferromagnetic Thin Films on Organic Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju and A. Ishibashi
  • 学会等名: 56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Scottsdale, USA
  • 年月日: 2011-11-03
• [学会発表] Spin Transport in Ferromagnet/Semiconductor/Ferromagnet Structures with Cubic Dresselhaus Spin-Orbit-Interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo
  • 学会等名: 56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Scottsdale, USA
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] Surface Morphologies and Magnetic Properties of Fe and Co Magnetic Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, T. Abe, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 学会等名: 56th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
  • 発表場所: Scottsdale, USA
  • 年月日: 2011-11-02
• [学会発表] Fabrication of NanoscaleJunctions Utilizing Thin-Film Edges (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, M. Ishimaru, Y. Hirotsuand A. Ishibashi
  • 学会等名: 1st Annual World Congress of Nano-S & T
  • 発表場所: Dalian, China
  • 年月日: 2011-10-24
• [学会発表] ニッケル強磁性電極の点接触による巨大熱起電力 (2011)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治、海住英生、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート有機膜上のFe、Ni75Fe25、Ni薄膜の表面状態と磁気特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、阿部太郎、近藤憲治、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 薄膜エッジを利用したNi/NiO/Niナノスケールトンネル接合の作製とその電流電圧特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、阿部太郎、近藤憲治、石橋 晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] Large Thermoelectric Voltage in Point Contacts of Ni Ferromagnetic Metals (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju, and A. Ishibashi
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-12-01
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート(PEN)有機膜上のNi及びNi75Fe25薄膜における表面・界面構造と磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、ヌブラバシール、阿部太郎、近藤憲治、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会第30回表面科学学術講演会第51回真空に関する連合講演会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] ノンコリニアな電極を有するスピン量子十字構造素子の輸送特性の理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] ポリエチレンナフタレート有機膜上のNi及びNi75Fe25薄膜の表面状態と電気磁気特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、ヌブラバシール、近藤憲治、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 有機分子を挟んだナノスケール接合素子の理論とそのデバイスの作製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治、海住英生、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 「Ni/P3HT : PCBM/Niナノスケール接合の作製とその評価」 (2010)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、近藤憲治、ヌブラバシール、川口敦吉、スザンホワイト、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] Large Thermoelectric Voltage in Ni Nanoscale Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, and A. Ishibashi
  • 学会等名: The 29th International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: Shanghai,China
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] Fabrication and current-voltage characteristics of Ni spin quantum cross devices with P3HT/PCBM organic materials (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, N. Basheer, N. Kawaguchi, S. White, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsu, and A. Ishibashi
  • 学会等名: 2010 Material Research Society Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2010-04-06
• [学会発表] Fabrication and Evaluation of Ni/P3HT : PCBM/Ni Nanoscale Junctions (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, N. Basheer, N. Kawaguchi, S. White, A. Hirata, M. Ishimaru, Y. Hirotsu, and A. Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium on Joint Research Network for Advanced Material and Devices
  • 発表場所: Tomakomai, Japan
  • 年月日: 2010-03-25
• [学会発表] Theoretical and Experimental Results of a Large Thermoelectric Voltage at Point Contacts of Spin Quantum Cross Structure Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju and A. Ishibashi
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2010-01-21
• [学会発表] A Study of Ni and Ni78Fe22 Thin Films on Polyethylene Naphthalate Organic Substrates for Spin Quantum Cross Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, N. Basheer, K. Kondo, and A. Ishibashi
  • 学会等名: 11th Joint MMM-Intermag Conference
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] A Theoretical Study and Realization of New Spin Quantum Cross Structure Devices using Organic Materials (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju, and A. Ishibashi
  • 学会等名: 2009 Material Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] 磁場中及び無磁場中蒸着によるポリエチレンナフタレート有機膜上のニッケル薄膜に関する研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海住英生、小野明人、川口敦吉、近藤憲治、元鍾漢、平田秋彦、石丸学、弘津禎彦、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-26
• [学会発表] スピン量子十字構造素子の輸送特性の理論的研究とその実験検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 近藤憲治、海住英生、石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] トンネルバリアをもつ量子十字素子のトランスポート理論計算 (2009)
  • 著者名/発表者名: 海住英生,近藤憲治,石橋晃
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 熊本大学
  • 年月日: 2009-09-25
• [学会発表] Theoretical and Experimental Results of Electronic Transport of Spin Quantum Cross Structure Devices (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kondo, H. Kaiju, and A. Ishibashi
  • 学会等名: International Symposium of Post-SiliconMaterials and Devices Research Alliance Project
  • 発表場所: Ichou Kaikan of Osaka University, Osaka
  • 年月日: 2009-09-05
• [学会発表] Fabrication and current-voltage characteristics of spin quantum cross devices (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, and A. Ishibashi
  • 学会等名: International Workshop on Photons and Spins in Nanostructures
  • 発表場所: Hokkaido University Sousei Conference room, Sapporo, Japan
  • 年月日: 2009-07-27
• [図書] Recent Res. Devel. Applied Phys (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo, M. Ishimaru, Y.Hirotsu and A. Ishibashi
  • 出版者: Transworld Research Network
• [図書] Recent Advances in Nanofabrication Techniques and Applications (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Kaiju, K. Kondo and A. Ishibashi
  • 総ページ数: 569-590
  • 出版者: InTech
• [備考]
  • URL: http://qed4.es.hokudai.ac.jp/kondo.htm
• [産業財産権] コバルト薄膜およびその形成方法ならびにナノ接合素子およびその製造方法ならびに配線およびその形成方法 (2009)
  • 発明者名: 海住英生、石橋晃
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2011-197115
  • 出願年月日: 2009-09-09
• [産業財産権] プローブおよびその製造方法ならびにプローブ顕微鏡ならびに磁気ヘッドおよびその製造方法ならびに磁気記録再生装置 (2009)
  • 発明者名: 石橋 晃、海住英生
  • 権利者名: 北海道大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2009-154644
  • 出願年月日: 2009-06-30