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2011 年度 実績報告書

ハーフメタル強磁性体/超伝導体接合を用いた高効率スピン偏極電流注入源の創出

研究課題

研究課題/領域番号 22560001
研究機関北海道大学

研究代表者

松田 健一  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 助教 (80360931)

研究分担者 山本 眞史  北海道大学, 大学院・情報科学研究科, 教授 (10322835)
キーワードスピントロニクス / ハーフメタル強磁性体 / スピン注入素子 / 超伝導近接効果 / 奇周波超伝導
研究概要

本研究は、強磁性体/超伝導体多層膜を利用したスピン偏極電流注入素子の作製とその電気伝導特性評価を目的としている。平成23年度は、Co系ホイスラー合金やCoFe強磁性電極を用いた、通常のスピン偏極電流を用いた半導体へのスピン注入実験において一定の成果が得られた。すなわち4端子非局所測定によってスピンバルブ効果とハンル効果の観測に成功した。一方で、当初の目的である「スピン偏極超伝導状態」を用いたスピン注入実験には着手できなかった。前年度(H22年度)にNbN/Co_2Cr_<0.6>Fe_<0.4>Al/NbN接合を作製し、そこでスピン偏極超伝導成分(奇周波対称性をもつ成分)の存在を示唆する結果を得ていたものの、それが確証とは言えないことが判明した。従って、まず実験的な確証となるデータを得るべく、新しい超伝導体/強磁性体多層膜を作製し、強磁性層に対する長距離超伝導近接効果の存在を確認することを並行して行っていた。具体的にはMgO基板上にNbNとCoFeを組み合わせ、CoFe層の磁化方向を外部から調整できる層構造とした。現在は層構造の作製を終了している。H24の前半にも長距離超伝導近接効果の確認実験を遂行予定である。
H23年度の研究成果は、論文4件(査読有)、学会発表25件に発表された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本研究では、スピン偏極した超伝導成分を、ハーフメタル強磁性体と介することで生成することが重要なポイントであるが、このスピン偏極した超伝導成分が生成されたかどうかについて、傍証は得ているものの完全に実験的な確証を得ることができていないため。

今後の研究の推進方策

スピン偏極電流生成についての確証を得るため、新しい超伝導/強磁性体多層構造を作製し、その構造での強磁性層に対する長距離超伝導近接効果を確認することが必要である。またその方向で、すでに実験計画を推進している。
さらにその実験と並行して、一般的に(すなわち金属や半導体に対して)スピン注入素子として機能させるための最適な層構造を検討し、また実証していく計画である。

  • 研究成果

    (30件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (25件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Effect of MgO Barrier Insertion on Spin-Dependent Transport Properties of CoFe/n-GaAs Heterojunctions2012

    • 著者名/発表者名
      T. Akiho, T. Uemura, M. Harada, K.-i. Matsuda, and M. Yamamoto
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: vol.51 ページ: 02BM01-1-02BM01-5

    • DOI

      DOI:10.1143/JJAP.51.02BM01

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Non-local detection of spin-polarized electrons at room temperature in Co_<50>Fe_<50>/GaAs Schottky tunnel junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Uemura, T.Akiho, M.Harada, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 99 ページ: 082108-1-082108-3

    • DOI

      10.1063/1.3630032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of Heusler alloy Co_2MnSi/MgO heterostructures on Ge(001)substrate2011

    • 著者名/発表者名
      G.-f.Li, T.Taira, K.-i.Matsuda, M.Arita, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 98 ページ: 262505-1-262505-3

    • DOI

      10.1063/1.3605675

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Suppression of in-plane tunneling anisotropic magnetoresistance effect in Co_2MnSi/MgO/n-GaAs and CoFe/MgO/n-GaAs junctions by inserting a MgO barrier2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akiho, T.Uemura, M.Harada, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 98 ページ: 232109-1-232109-3

    • DOI

      10.1063/1.3595311

    • 査読あり
  • [学会発表] Spin-polarized transport in fully epitaxial CoFe/MgO/CoFe ultrathin layer/Co_2MnSi magnetic tunnel junction2012

    • 著者名/発表者名
      劉宏喜, 本田佑輔, 平智之, 松田健一, 植村哲也, 山本眞史, 三浦, 白井
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館、札幌市(北海道)
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] Co_2MnSi/MgO/NbNヘテロ構造を用いたホイスラー合金Co_2MnSiのスピン偏極率評価2012

    • 著者名/発表者名
      篠木崇帆, 松田健一, 平智幸, 植村哲也, 山本眞史
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館、札幌市(北海道)
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] Tunnel magnetoresistance in fully epitaxial CoFe/MgO/CoFe magnetic tunnel junctions on Ge(001)substrates via a MgO interlayer2012

    • 著者名/発表者名
      李桂芳, 平智之, 劉宏喜, 松田健一, 植村哲也, 山本眞史
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館、札幌市(北海道)
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] Co_2MnSi/CoFe/n-GaAsにおけるスピン輸送と核磁場の検出2012

    • 著者名/発表者名
      秋保貴史, 原田雅亘, 植村哲也, 松田健一, 山本眞史
    • 学会等名
      第47回応用物理学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学学術交流会館、札幌市(北海道)
    • 年月日
      2012-01-06
  • [学会発表] Co_2MnSiを用いたGaAsへのスピン注入および動的核スピンの検出2011

    • 著者名/発表者名
      秋保貴史, 原田雅亘, 植村哲也, 松田健一, 山本眞史
    • 学会等名
      The 16th Symposium on the Physics and Application of Spin-Related Phenomena in Semiconductors (PASPS-16)
    • 発表場所
      東京工業大学博物館・百年記念館 フェライト会議室、目黒区(東京都)
    • 年月日
      2011-11-29
  • [学会発表] Non-local electrical detection of Hanle signals in Co_2MnSi/Co_<50>Fe_<50>/n-Ga As Schottky tunnel junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akiho, T.Uemura, H.Harada, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      56th Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • 発表場所
      JW Marriott Desert Ridge Resort, Scottsdale, Arizon a(USA)
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] Almost identical oscillations in tunneling resistances as a function of barrier thickness for parallel and antiparallel configurations for fully epitaxial magnetic tunnel junctions with a MgO barrier2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Honda, S.Hirata, H.-x.Liu, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 学会等名
      56th Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • 発表場所
      JW Marriott Desert Ridge Resort, Scottsdale, Arizon a (USA)
    • 年月日
      2011-11-02
  • [学会発表] Spin-dependent transport properties of fully epitaxial magnetic tunnel junctions of CoFe/MgO/CoFe ultrathin layer/Co_2MnSi2011

    • 著者名/発表者名
      H.-x.Liu, T.Taira, Y.Honda, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto, Y.Miura, M.Shirai
    • 学会等名
      56th Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • 発表場所
      JW Marriott Desert Ridge Resort, Scottsdale, Arizon a(USA)
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Fabrication of epitaxial magnetic tunnel junctions with a Co_2MnSi thin film and a MgO barrier on Ge(001) substrates via a MgO interlayer2011

    • 著者名/発表者名
      G.-f.Li, T.Taira, H.-x.Liu, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 学会等名
      56th Annual Conference on Magnetism & Magnetic Materials
    • 発表場所
      JW Marriott Desert Ridge Resort, Scottsdale, Arizon a(USA)
    • 年月日
      2011-11-01
  • [学会発表] Fabrication of fully epitaxial magnetic tunnel junctions with CoFe electrodes and a MgO barrier on Ge(001)substrates via a MgO interlayer2011

    • 著者名/発表者名
      G.-f.Li, T.Taira, H.-x.Liu, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 Int'l Conf. on Solid State Devices and Mate rials
    • 発表場所
      WINC AICHI, Nagoya (Japan)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] Effect of MgO Barrier Insertion on Spin-dependent Transport Properties of CoFe/n-GaAs2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akiho, M.Harada, T.Uemura, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 Int'l Conf. on Solid State Devices and Mate rials
    • 発表場所
      WINC AICHI, Nagoya (Japan)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] Co_<50>Fe_<50>電極からGaAsへのスピン注入の電気的検出2011

    • 著者名/発表者名
      植村哲也, 秋保貴史, 原田雅亘, 松田健一, 山本眞史
    • 学会等名
      第35回日本磁気学会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター(朱鷺メッセ)、新潟市(新潟県)
    • 年月日
      2011-09-30
  • [学会発表] Effect of GaAs Surface Structure on Tunneling Anisotropic Magnetoresistance in Epitaxial Co50Fe50/n-GaAs Junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Uemura, T.Akiho, M.Harada, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      WINC AICHI, Nagoya (Japan)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Epitaxial growth of Heusler alloy Co_2MnSi thin films on Ge(001) substrates via a MgO interlayer2011

    • 著者名/発表者名
      李桂芳, 平智之, 松田健一, 有田正志, 植村哲也, 山本眞史
    • 学会等名
      第35回日本磁気学会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター(朱鷺メッセ)、新潟市(新潟県)
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] Co_2MnSi/MgO/Co_2MnSiエピタキシャルMTJにおけるトンネル抵抗のバリア膜厚に対する磁化平行と反平行に共通する振動2011

    • 著者名/発表者名
      本田佑輔, 平田進之佑, 劉宏喜, 松田健一, 植村哲也, 山本眞史
    • 学会等名
      秋季第72回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス、山形市(山形県)
    • 年月日
      2011-09-02
  • [学会発表] CoFe/n-GaAsヘテロ接合におけるスピン依存伝導特性のMgO層挿入効果2011

    • 著者名/発表者名
      秋保貴史, 植村哲也, 原田雅亘, 松田健一, 山本眞史
    • 学会等名
      秋季第72回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス、山形市(山形県)
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Co_<50>Fe_<50>を用いたGaAsへの室温におけるスピン注入2011

    • 著者名/発表者名
      植村哲也, 秋保貴史, 原田雅亘, 松田健一, 山本眞史
    • 学会等名
      秋季第72回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス、山形市(山形県)
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] Structural and magnetic properties of epitaxially grown Heusler alloy Co_2MnSi/MgO heterostructures on Ge(001)substrates2011

    • 著者名/発表者名
      李桂芳, 平智之, 松田健一, 有田正志, 植村哲也, 山本眞史
    • 学会等名
      秋季第72回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      山形大学小白川キャンパス、山形市(山形県)
    • 年月日
      2011-08-30
  • [学会発表] Spin-dependent tunneling characteristics of Heusler alloy/MgO heterostructures2011

    • 著者名/発表者名
      M.Yamamoto, T.Uemura, K.-i.Matsuda
    • 学会等名
      5^<th> International Workshop on Spin Currents
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai (Japan)(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-27
  • [学会発表] Spin injection from Co_<50>Fe_<50> into GaAs at room temperature2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akiho, M.Harada, T.Uemura, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      5^<th> International Workshop on Spin Currents
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai (Japan)
    • 年月日
      2011-07-27
  • [学会発表] Oscillations in spin-dependent tunneling resistances as a function of MgO barrier thickness in epitaxial magnetic tunnel junctions with Heusler alloy Co_2MnSi electrodes2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Honda, S.Hirata, H.-x.Liu, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 学会等名
      5^<th> International Workshop on Spin Currents
    • 発表場所
      Sendai International Center, Sendai (Japan)
    • 年月日
      2011-07-27
  • [学会発表] Electrical detection of spin injection from Co_<50>Fe_<50> into GaAs at room temperature2011

    • 著者名/発表者名
      T.Uemura, M.Harada, T.Akiho, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      15th International Conference on Modulated Semi conductor Structures (MSS 15)
    • 発表場所
      Florida State University C onference Center, Tallahassee, FL (USA)
    • 年月日
      2011-07-26
  • [学会発表] Epitaxial growth of Heusler alloy Co_2MnSi/MgO heterostructure on Ge(001)substrate2011

    • 著者名/発表者名
      G.-f.Li, T.Taira, K.-i.Matsuda, T.Uemura, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 International Magnetics Conference (INTERMAG 2011)
    • 発表場所
      Taipei International Convention Center, Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2011-04-29
  • [学会発表] Spin-dependent transport properties of Co_2MnSi/MgO/n-GaAs tunnel junctions2011

    • 著者名/発表者名
      T.Akiho, M.Harada, T.Uemura, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 International Magnetics Conference (INTERMAG 2011)
    • 発表場所
      Taipei International Convention Center, Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2011-04-26
  • [学会発表] Electrical injection and detection of spin-polarized electrons in an epitaxial Co_<50>Fe_<50>/n-GaAs junction2011

    • 著者名/発表者名
      T.Uemura, M.Harada. T.Akiho, K.-i.Matsuda, M.Yamamoto
    • 学会等名
      2011 International Magnetics Conference (INTERMAG 2011)
    • 発表場所
      Taipei International Convention Center, Taipei (Taiwan)
    • 年月日
      2011-04-26
  • [備考]

    • URL

      http://nsed.ist.hokudai.ac.jp/contents/article/article.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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