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2023 年度 実績報告書

トポロジカル結晶絶縁体における電流-スピン流変換現象の評価と磁化反転応用

研究課題

研究課題/領域番号 22KJ1719
配分区分基金
研究機関京都大学

研究代表者

西嶋 泰樹  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
キーワードトポロジカル結晶絶縁体 / 反転対称性 / 非線形 / 光電流
研究実績の概要

時間反転対称性と空間反転対称性が同時に破れた系で,直線偏光の照射による光電流(Injection電流)が報告されている.本研究ではエッジ領域にスピン蓄積させたPt細線に対して,偏光角を制御した直線偏光を照射し,生じる光電流をマッピングする実験を行い,Pt,W,Cuにおいて上記のようなInjection電流が生じることを実験的に確かめた.観測された光電流は蓄積しているスピンの向きやエッジの向き,直線偏光の角度に依存しており,時間反転対称性と空間反転対称性が同時に破れて生じるInjection電流であるという証拠を得た.また,Cuでのスピンホール効果によるスピン蓄積を反映したInjection電流も観測されており,スピン軌道相互作用の小さい軽金属のスピンホール効果を確認することができる手法であることが示唆された.このようなエッジ領域における対称性の破れに基づく現象の観測は,材料の物理状態を確認する上で有効な手法であり,トポロジカル絶縁体をはじめとする新規材料の探索を加速することが期待される成果である.前年度にはトポロジカル結晶絶縁体において対称性の破れに起因する非線形ホール効果,およびそのスイッチングに成功しており,研究期間全体を通して,対称性の破れに起因する伝導現象を新たな材料や系において観測しており,トポロジカル結晶絶縁体の物理現象の理解を深めるうえで重要な研究成果を報告することができた.スピン蓄積によるエッジ領域での光電流の観測は,電流-スピン流変換現象を観測する新たな手法であり,トポロジカル結晶絶縁体の電流-スピン流変換現象の観測,定量化へと展開可能な成果である.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [学会発表] Optical Visualization of Current-Induced Spin Accumulation with Linearly Polarized Light2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Nishijima, Ryo Ohshima, Yuichiro Ando, Yoichi Yanase, Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Nonvolatile Switching of Berry Curvature Dipole in a Topological Crystalline Insulator at Room Temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Nishijima, Takuto Watanabe, Hiroaki Sekiguchi, Yuichiro Ando, Ei Shigematsu, Ryo Ohshima, Shinji Kuroda, Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      8th International Conference on Superconductivity and Magnetism
    • 国際学会
  • [学会発表] Switchable and Nonvolatile Berry Curvature Dipole in a Topological Crystalline Insulator at 300 K2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Nishijima, Takuto Watanabe, Hiroaki Sekiguchi, Yuichiro Ando, Ei Shigematsu, Ryo Ohshima, Shinji Kuroda, Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      11th International Symposium on Metallic Multilayers
    • 国際学会
  • [学会発表] Nonvolatile Switching of Nonlinear Hall Effect in a Topological Crystalline Insulator at Room Temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Nishijima, Takuto Watanabe, Hiroaki Sekiguchi, Yuichiro Ando, Ei Shigematsu, Ryo Ohshima, Shinji Kuroda, Masashi Shiraishi
    • 学会等名
      The 2023 IEEE Around-the-Clock Around-the-Globe Magnetics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Ferroelectric Switching of Berry Curvature Dipole in a Topological Crystalline Insulator at Room Temperature2023

    • 著者名/発表者名
      Taiki Nishijima
    • 学会等名
      The 68th Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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