スピンホール効果を用いた5d電子系酸化物におけるスピン・軌道相互作用の学理構築

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22340108
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 松野 丈夫 独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 専任研究員 (00443028)
• 研究分担者: 福間 康裕 独立行政法人理化学研究所, 量子ナノ磁性研究チーム, 客員研究員 (90513466) ; 藤原 宏平 独立行政法人理化学研究所, 高木磁性研究室, 基礎科学特別研究員 (50525855)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 強相関系 / スピン・軌道相互作用 / 5d電子系 / スピンホール効果 / スピントロニクス

研究概要

5d 遷移金属酸化物IrO_2 の逆スピンホール効果を検出し,スピン流→電圧変換の性能指数であるスピンホール抵抗率がPt の10 倍程度となることを示した.5d 遷移金属酸化物においてスピン・軌道相互作用が支配的であることを輸送現象から初めて見出すとともに,高効率スピン流検出用材料としての可能性を証明した.また,SrIrO_3 とSrTiO_3 からなる人工超格子が新たなモット絶縁体であることを見出し,スピン・軌道相互作用と電子相関の協奏に及ぼす次元性の効果を明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Enhancement of the Jahn-Teller distortion by magnetization in Manganites (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Y. Chu, H.H. Wu, S.C. Liu, H.H. Lin J. Matsuno, H. Takagi, J.H. Huang, C.T. Chen, J. van den Brink, D.J. Huang
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 ページ: 112406(1-3)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Momentum-resolved electronic excitations in the novel Mott insulator Sr_2IrO_4 studied by resonant inelastic x-ray scattering (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ishii, I. Jarrige, M. Yoshida, K. Ikeuchi, J. Mizuki, K. Ohashi, T. Takayama, J. Matsuno, and H. Takagi
  • 雑誌名: Physical Review B 83 巻: 115121 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical detection of spin transport in nonmagnetic metals (2011)
  • 著者名/発表者名: F. Fohr, S. Kaltenborn, J. Hamrle, H. Schultheis, A.A. Serga, H.C. Schneider, B. Hillebrands, Y. Fukuma, L. Wang, and Y. Otani
  • 雑誌名: Physical Review Letters 106 巻: 226601 ページ: 1-4
  • 査読あり
• [学会発表] Electronic Phase Diagram of Ir Oxide Superlattices with Strong Spin-orbit Interaction (2013)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)J. Matsuno
  • 学会等名: 2013 EMN West Meeting Complex Oxide Heterostructures
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2013-01-07
• [学会発表] Strong spin-orbit interaction in Ir oxide thin films (2012)
  • 著者名/発表者名: (招待講演) J. Matsuno
  • 学会等名: 5th Indo-Japan Conference on New functionalities in Electronic and Magnetic Materials
  • 発表場所: Bangalore, India
  • 年月日: 2012-10-17
• [学会発表] Giant spin Hall resistivity in a 5d transition metal oxide IrO_2 (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Fujiwara, Y. Fukuma, J. Matsuno, H. Idzuchi, Y. Otani and H. Takagi
  • 学会等名: Workshop on Oxide Electronics 19
  • 発表場所: Aperdoorn,the Netherlands
  • 年月日: 2012-10-02
• [学会発表] Strong Spin-orbit Interaction in Ir Oxide Superlattices (2012)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)J. Matsuno
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Efficient generation of pure spin current in lateral spin valves (2012)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)Y. Fukuma, H. Idzuchi, Y. Otani
  • 学会等名: WUN-SPIN 2012
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2012-07-24
• [学会発表] 「[(SrIrO_3)m、SrTiO_3] 超格子薄膜における物性制御」 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松野 丈夫,井原 康太,高木 英典
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 西宮
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] エピタキシャル安定化を用いた新規チタン酸化物Ti_2O_4 の薄膜合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松野 丈夫,深道 誉之,高木 英典
  • 学会等名: 2012 年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 導電性イリジウム酸化物におけるスピンホール効果の検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤原 宏平、福間 康裕、松野 丈夫、井土 宏、大谷 義近、高木 英典
  • 学会等名: 日本物理学会2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] 硬軟X 線領域のL 端共鳴散乱が明らかにするd 電子の秩序状態 (2011)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)松野 丈夫
  • 学会等名: 日本物理学会2011 年秋季大会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] [(SrIrO_3)m, SrTiO_3]超格子薄膜における次元性制御と電子相図 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井原 康太,松野 丈夫,新高 誠司,高木 英典
  • 学会等名: 第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 厚木
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] Strong spin-orbit coupling in iridium oxide thin films (2011)
  • 著者名/発表者名: (招待講演) J. Matsuno
  • 学会等名: The joint STINT Workshop on multifunctional oxides and minerals
  • 発表場所: Uppsala, Sweden
  • 年月日: 2011-03-02
• [学会発表] 強いスピン・軌道相互作用を持つIr 酸化物薄膜の物質開拓 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松野 丈夫
  • 学会等名: 対称性の破れた凝縮系におけるトポロジカル量子現象」第1回領域研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2010-12-18
• [学会発表] 層状ハニカム格子化合物Na_2IrO_3 の電子構造 (2010)
  • 著者名/発表者名: 松野 丈夫,栗山 博道,高木 英典
  • 学会等名: 日本物理学会2010 年秋季大会
  • 発表場所: 堺
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] IrO_2 細線のスピンホール効果 (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤原 宏平,福間 康裕,松野 丈夫,栗山 博道,井土 宏,大谷 義近,高木 英典
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2010-09-15
• [学会発表] Epitaxially stabilized iridium oxide 'Ir_2O_4': spinel without cations in the tetrahedral site (2010)
  • 著者名/発表者名: (招待講演)J. Matsuno
  • 学会等名: 2nd APCTP-IACS Joint Conference: International Conference on Physics of Novel Oxide Materials
  • 発表場所: Pohang, South Korea
  • 年月日: 2010-07-15
• [備考]
  • URL: http://www.riken.jp/lab-www/magmatlab/matsuno/
• [産業財産権] 電流-スピン流変換素子 (2010)
  • 発明者名: 藤原 宏平,福間 康裕,松野 丈夫, 大谷 義近,高木 英典
  • 権利者名: 独立行政法人理化学研究所
  • 産業財産権番号: 特願2010-191414,特開2012-049403
  • 出願年月日: 2010-08-27