• 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

2012 年度 実績報告書

有機半導体中のスピン伝導の制御

研究課題

研究課題/領域番号 23350091
研究機関大阪大学

研究代表者

夛田 博一  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40216974)

研究分担者 川椙 義高  独立行政法人理化学研究所, その他部局等, 研究員 (40590964)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード有機スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / スピンバルブ
研究概要

炭素や酸素などの軽元素で構成される有機材料は、スピン軌道相互作用が小さくスピン輸送能力が高いと期待されていることから、有機層を強磁性電極で挟んだスピンバルブ構造の作製とその磁気抵抗効果の計測を行う研究が活発に行われている。多くの有機スピンバルブ素子では、ハーフメタルとして知られているLa0.7Sr0.3MnO3 (LSMO)が用いられ、低温で数十%の磁気抵抗効果が観測されている。しかし、そのキュリー点は350K 程度であるため、室温における素子の磁気抵抗効果は1%程度と小さいものしか報告されていない。そこで、本研究では985K のキュリー点を持つホイスラー合金Co2MnSi (CMS)を強磁性体電極に用いた有機スピンバルブ素子を作製し、室温における磁気抵抗効果を調べた。
CMS は、パルスレーザー堆積法 (PLD 法) を用いて、Cr/MgO 基板上に成膜した。ホイスラー合金のスピン分極率は、原子配列の乱れによって影響を受けることが知られているが、作製したCMS 薄膜をRHEEDとX 線回折で評価したところ、規則度の高いL21 構造を示す結果が得られた。これを下部の強磁性電極に用い、その上に有機層としてTPD (N,N’-Bis(3-methylphenyl)-N,N’-bis(phenyl)-benxidine)、上部の強磁性体電極としてCo を真空蒸着して積層型素子 を作製し、磁気抵抗効果の測定を行った。外部磁場によって2つの強磁性体電極の磁化の向きを変化させると、それに対応したスピンバルブ効果が低温から室温まで観測された。室温では約7.3%の磁気抵抗効果が観測され、これはこれまでに報告されている有機スピンバルブ素子の中で室温では最も高い磁気抵抗比である。

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

積層型の有機スピンバルブの作製手法および計測手法は確立し、データーの集積をはかることが可能となった。室温での動作確認のための手法もほぼ確立している。非局所測定によるスピン流の計測方法も確立し、有機材料へのスピン注入および輸送過程を詳細に調べる準備が整っている。

今後の研究の推進方策

これまで、非局所測定法により有機単結晶のスピン拡散長の計測手法を確立した。電子ビームリソグラフィーおよび収束イオンビーム加工観察装置を利用し、電極のサイズや間隔を系統的に制御しスピン拡散長に与える影響を調べることにより、スピン注入の確証を得る。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Preparation of lateral spin-valve structure using doped conducting polymer poly(3,4-ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate)2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kawasugi, Masato Ara, HIroaki Ushirokita, Takeshi Kamiya, and Hirokazu Tada
    • 雑誌名

      Organic Elctronics

      巻: 14 ページ: 1869-1873

    • DOI

      10.1016/j.orgel.2013.04.026

    • 査読あり
  • [学会発表] 非局所スピンバルブ測定による分子性導体(BEDT-TTF)2I3塩へのスピン注入検証2013

    • 著者名/発表者名
      神谷建,川椙義高,荒正人,夛田博一
    • 学会等名
      第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      20130916-20130920
  • [学会発表] 分子性導体α-(BEDT-TTF)2I3を用いた非局所スピンバルブ測定II -AMR効果とスピン注入の考察-2013

    • 著者名/発表者名
      神谷建,川椙義高,荒正人,夛田博一
    • 学会等名
      日本物理学会第68回年次大会
    • 発表場所
      東広島
    • 年月日
      20130326-20130329
  • [学会発表] Nonlocal Magnetoresistance in Lateral Spin Valves Based on an Organic Conductor α-(BEDT-TTF)2I32012

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kamiya, Yoshitaka Kawasugi, Masato Ara, and Hirokazu Tada
    • 学会等名
      8th Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      20121210-20121211
  • [学会発表] Evaluation of spin diffusion length in single crystalline organic conductors2012

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Kamiya, Yoshitaka Kawasugi, Masato Ara, and Hirokazu Tada
    • 学会等名
      6th International meeting on molecular electronics
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 年月日
      20121203-20121207
  • [学会発表] Epitaxial growth of Co2MnSi films for organic spin-valves2012

    • 著者名/発表者名
      Tomohiro Ujino, Yoshitaka Kawasugi, and Hirokazu Tada
    • 学会等名
      4th International Meeting on Spins in Organic Semiconductors
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20120910-20120913
  • [学会発表] Lateral spin-valves based on molecular conductors2012

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Kawasugi, Takeshi Kamiya, Masato Ara, and Hirokazu Tada
    • 学会等名
      4th International Meeting on Spins in Organic Semiconductors
    • 発表場所
      London, UK
    • 年月日
      20120910-20120913
  • [学会発表] Magnetoresistance in Organic Materials: From Single Crystals to Single Molecules2012

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Tada
    • 学会等名
      International Workshop on Novel Nanomagnetic and Multifunctional Materials 2012
    • 発表場所
      Seoul, Korea
    • 年月日
      20120611-20120614
    • 招待講演
  • [学会発表] Magnetoresitance in Organic Materials2012

    • 著者名/発表者名
      H. Tada
    • 学会等名
      2012 International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2012-09-26
  • [学会発表] 分子性導体α-(BEDT-TTF)2I3を用いた非局所スピンバルブ測定2012

    • 著者名/発表者名
      神谷建, 川椙義高, 荒正人, 夛田博一
    • 学会等名
      物理学会2012年秋季大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2012-09-20

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