界面相互作用に基づくグラフェンへのスピン注入過程制御の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24760033
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 大伴 真名歩 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 博士研究員 (20610299)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: スピン偏極ヘリウム脱励起分光法 / 六方晶窒化ホウ素 / グラフェン / スピントロニクス / 磁性 / 準安定原子線

研究概要

本研究ではグラフェンと均一な界面を作る六方晶窒化ホウ素（h-BN）を、グラフェン・スピントロニクスのトンネル絶縁層とすることを目指して、スピン注入効率に影響しうるh-BNと磁性金属界面の電子・スピン状態を評価した。
最表面敏感なスピン偏極ヘリウム脱励起分光法を用いることで、単層h-BNとNi(111)やCo(0001)の界面における軌道混成によってh-BNに誘起されたスピン偏極ギャップ内準位（Ni, Coの多数スピンの向きに偏極）を選択的に検出できた。このようなスピン偏極界面準位は、素子の磁気抵抗比の符号や大きさに影響するものであり、高性能素子デザインに貢献する結果であると評価できる。

研究成果

• [雑誌論文] Contact-induced spin polarization of monolayer hexagonal boron nitride on ni(111) (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ohtomo, Y. Yamauchi, A. A. Kuzubov, N. S. Eliseeva, P. V. Avramov, S. Entani, Y. Matsumoto, H. Naramoto and S. Sakai
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 (5) ページ: 051604
  • DOI: 10.1063/1.4863324
  • 査読あり
• [雑誌論文] The adsorption of h-bn monolayer on the ni(111) surface studied by density functional theory calculations with a semiempirical long-range dispersion correction (2014)
  • 著者名/発表者名: X. Sun, A. Pratt, Z. Y. Li, M. Ohtomo, S. Sakai and Y. Yamauchi
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 115 (17) ページ: 17C117
  • DOI: 10.1063/1.4866237
  • 査読あり
• [学会発表] 六方晶窒化ホウ素単層膜の水素化と電子・スピン状態評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大伴真名歩,山内泰,圓谷志郎,松本吉弘,楢本洋,境誠司
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス(口頭発表)
  • 年月日: 20140300
• [学会発表] Spin Polarization of Monolayer Hexagonal Boron Nitride on Ni(111) Studied by Spin-polarized Metastable De-excitation Spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ohtomo, P.V. Avramov, S. Entani, Y. Matsumoto, H. Naramoto, Y. Yamauchi, and S. Sakai
  • 学会等名: Physics and Chemistry of Surface and Interfaces (PCSI-41)
  • 発表場所: Santa Fe, New Mexico (USA)(口頭発表)
  • 年月日: 20140100
• [学会発表] Spin polarization of monolayer hexagonal boron nitride on Ni(111) studied by spin-polarized metastable de-excitation spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Manabu Ohtomo, Pavel V. Avramov, Shiro Entani, Yoshihiro Matsumoto, Hiroshi Naramoto, Yasushi Yamauchi, Seiji Sakai
  • 学会等名: 5th international conference on recent progress in graphene research (RPGR2013)
  • 発表場所: Tokyo (Japan)(ポスター)
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 最表面敏感なスピン偏極準安定ヘリウム脱励起分光による単層六方晶窒化ホウ素/ニッケル接合のスピン偏極測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大伴真名歩,パヴェルアブラモフ,圓谷志郎,松本吉弘,楢本洋,山内泰,境誠司
  • 学会等名: 第74回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学(口頭発表)
  • 年月日: 20130900
• [学会発表] 六方晶窒化ホウ素‐磁性金属界面のスピン偏極状態 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大伴真名歩、山内泰、山村野百合、Pavel V. Avramov、松本吉弘、圓谷志郎、小出明広、楢本洋、雨宮健太、藤川高志、境誠司
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学(口頭発表)
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] Spin polarization of hexagonal boron nitride/Ni(111) interface studied by spin-polarized meta -stable de-excitation spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: 大伴真名歩,山内泰,,圓谷志郎,松本吉弘,楢本洋,境誠司
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学(ポスター)
  • 年月日: 20130300
• [学会発表] X-ray magnetic circular dichroism studies of monolayer hexagonal boron nitride / magnetic metal interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Ohtomo, Yoshihiro Matsumoto, Shiro Entani, Pavel V. Avramov, Hiroshi Naramoto, Kenta Amemiya and Seiji Sakai
  • 学会等名: 4th International Meeting on Spins in Organic Semiconductor (SpinOS 2012)
  • 発表場所: London (United Kingdom)(ポスター)
  • 年月日: 20120900
• [学会発表] X-ray Magnetic Circular Dichroism Studies of Hexagonal Boron Nitride / Ni(111) Hetero Interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Ohtomo, Yoshihiro Matsumoto, Noyuri Yamamura, Shiro Entani, Pavel V. Avramov, Hiroshi Naramoto, Kenta Amemiya, Takashi Fujikawa, and Seiji Sakai
  • 学会等名: XAFS theory workshop : XAFS theory and nanoparticles
  • 発表場所: Chiba (Japan)(ポスター)
  • 年月日: 20120600