• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2013 年度 実績報告書

スピン流を用いた物性制御法の探索

研究課題

研究課題/領域番号 23244071
研究機関東京大学

研究代表者

大谷 義近  東京大学, 物性研究所, 教授 (60245610)

研究分担者 新見 康洋  東京大学, 物性研究所, 助教 (00574617)
福間 康裕  独立行政法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90513466)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2015-03-31
キーワードスピン注入 / スピン蓄積 / スピンホール効果 / 磁気相転移
研究概要

本研究課題では純スピン流とスピン蓄積による磁気相転移を発現させることを最終的な目的としている。目的を達成するためには、スピンバルブ構造において銀細線中のスピン蓄積を可能な限り増大させかつ拡散伝導する集団スピンを制御性良く操作することが必須となる。
今年度は、微小磁性体への異方的なスピン吸収を考慮してハンル効果測定から得られる拡散伝導する集団スピン歳差運動をモデル化することに取り組んだ。その結果、回転運動しながら拡散伝導する集団スピンの伝播速度が、注入あるいは検出端子の接合状態に応じて見かけ上変化することを理論と実験の両面から解明した。このモデルを用いた解析の副産物として、Grapheneなどの物質において報告されている接合状態とスピン緩和時間との相関についても明らかにすることができた。
FeRh反強磁性合金とFe-Ni強磁性合金超薄膜については、共同研究を通じて磁気相転移前後での強磁性および反強磁性磁区構造を観測することに成功した。このように基礎物性に関する知見を得ることができたものの、試料作製を外部の協力者に負っているためスピン注入誘起磁気相転移研究の進行が遅れがちであった。そこで、試料の自作が可能な強磁性-常磁性転移を示す半導体EuS、Gd-doped EuSにも焦点を置き、さらに新しいスピン注入法としてスピンポンピング法を採用して実験を行った。その結果Gd-doped EuSにおけるスピンホール効果の観測に成功した。また、磁気相転移近傍においてスピンホール電圧の符号反転を観測することに成功した。このことはGd-doped EuSへのスピン注入が可能であることを示している。スピン注入量、温度、印加磁場の関係を調べることで、磁気相転移に対するスピン注入の影響を調べることが可能となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度の研究は、全体的におおむね順調に進んでいると言える。集団スピンの拡散伝導に関する基礎的な理解とその操作という観点については、昨年度は拡散伝導する集団スピン歳差運動のモデル化を完了して理論と実験の両面からスピン吸収の物理を解明することができた。これらの結果は、Physical Review B誌にRapid Communicationとして掲載発表され、良好な成果と考えている。

今後の研究の推進方策

最終年度は、スピン蓄積による局所相転移に関する課題をより加速させて進めたい。具体的にはスピンポンピング法を用いて効率よくGd-doped EuSにスピン注入する実験を継続して展開し、相転移とスピン注入の相関を解明する。また、基礎物性を把握したFeRh合金についてもスピン吸収実験を精力的に遂行し、最終年の成果として纏める。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] "Modulation of effective damping constant using spin Hall effect",2014

    • 著者名/発表者名
      S. Kasai, K. Kondou, H. Sukegawa, S. Mitani, K. Tsukagoshi, and Y. Otani,
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 104 ページ: 092408-1~3

    • DOI

      10.1063/1.4867649

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "5d iridium oxide as a material for spin-current detection",2013

    • 著者名/発表者名
      K. Fujiwara, Y. Fukuma, J. Matsuno, H. Idzuchi, Y. Niimi, Y. Otani, and H. Takagi,
    • 雑誌名

      Nature Commun.

      巻: 4 ページ: 2893-1~6

    • DOI

      doi:10.1038/ncomms3893

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Impact of interface properties on spin accumulation in dual-injection lateral spin valves",2013

    • 著者名/発表者名
      H. Idzuchi, S. Karube, Y. Fukuma, T. Aoki, and Y. Otani,
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 103 ページ: 162403-1~4

    • DOI

      10.1063/1.4824897

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Spin injection properties in trilayer graphene lateral spin valves",2013

    • 著者名/発表者名
      Y. P. Liu, H. Idzuchi, Y. Fukuma, O. Rousseau, Y. Otani, and W. S. Lew,
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett.

      巻: 102 ページ: 033105-1~4

    • DOI

      10.1063/1.4776699

    • 査読あり
  • [雑誌論文] "Experimental verification of comparability between spin-orbit and spin-diffusion lengths",2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Niimi, D. H. Wei, H. Idzuchi, T. Wakamura, T. Kato, and Y. Otani,
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 110 ページ: 016805-1~5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.110.016805

    • 査読あり
  • [学会発表] "Static and dynamic measurements of Spin Hall Effect (invited)",2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      14th Reimei International Workshop on "Spin Current and Related Phenomena,"
    • 発表場所
      Institut Laue-Langevin, Grenoble
    • 年月日
      20140210-20140213
    • 招待講演
  • [学会発表] "Collective dynamics of chained vortices(invited)",2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      The workshop on "Current-Driven Magnetisation Dynamics,"
    • 発表場所
      University of Leeds, UK
    • 年月日
      20140106-20140110
    • 招待講演
  • [学会発表] "Giant spin Hall effect induced by doping Copper with small amount of strong spin orbit coupling impurities(invited)",2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani
    • 学会等名
      2013 MRS Fall Meeting & Exhibit
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      20131202-20131206
    • 招待講演
  • [学会発表] "Giant spin Hall effect induced by skew scattering from large SO impurities in copper (invited)",2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Niimi & Y. Otani
    • 学会等名
      International Japanese-French Workshop on Spintronics,
    • 発表場所
      Orsay, France
    • 年月日
      20131125-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] "Inverse spin Hall effect as a means to study non-linear spin fluctuation(invited)",2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Otani, Y. Niimi, D. H. Wei, B. Gu, T. Ziman & S. Maekawa
    • 学会等名
      KITP Conference : Concepts in Spintronics
    • 発表場所
      University of California Santa Barbara, USA
    • 年月日
      20130930-20131004
    • 招待講演
  • [備考] 「スピン流を高感度に検出する酸化物材料 ―革新的省電力デバイスの実現へ前進―」

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/news/rikenpressrelease131212.pdf

  • [備考] 「超伝導体へのスピン注入に成功・スピン情報保持時間の増大を実証 ―次世代量子情報素子の実現に貢献―」

    • URL

      http://www.riken.jp/lab-www/nanomag/news/isspnewsrelease140124.pdf

URL: 

公開日: 2015-05-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi