| 研究課題/領域番号 |
25600010
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
関 剛斎 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (40579611)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | スピンデバイス / 有機スピントロニクス / 磁化ダイナミクス / ナノ構造 |
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| 研究概要 |
本研究課題では、有機半導体単結晶におけるスピン注入・輸送・検出の機構を解明することを主目的とし、微小磁性電極の磁化ダイナミクスを利用してスピンを注入するマイクロスピンポンピングという独自の手法により、有機半導体単結晶へのスピン注入を目指している。高いスピン注入効率および長距離のスピン拡散、およびゲート電界によるスピン制御のための指針を得るために、平成25年度は以下の研究内容を遂行した。
１、微小磁性電極の磁化ダイナミクスの制御：強磁性電極から非磁性電極に効率よくスピンポンピングを生じさせるためには、微小磁性電極内に励起される磁化ダイナミクスの運動モードを理解し、制御することが重要となる。そこで、微細加工法により作製したミクロンサイズのFeNi合金の磁化ダイナミクスを系統的に調べたところ、空間的に不均一な磁化運動であるスピン波が励起されていることが明らかとなった。スピンポンピングの効率を考慮した場合、不均一な磁化運動は抑制すべきである。そこで、微細加工素子の形状を最適化し、スピン波の運動モードを抑制することに成功した。
２、マイクロスピンポンピングによるスピン注入の確認：強磁性電極と非磁性金属細線を接合させた微小素子を作製し、マイクロスピンポンピングによるスピン注入およびスピン輸送が可能であるかを調べたところ、FeNi合金とCu細線の素子においてCu内へのスピンの注入およびスピンが輸送されていることを示す結果が得られた。このことは、マイクロスピンポンピング法の有用性を示唆している。また、強磁性電極とルブレンの有機単結晶の接合を作製し、微細加工した素子において強磁性共鳴スペクトルの観測に成功した。
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| 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
平成25年度の研究遂行により、微小磁性電極の磁化ダイナミクスの制御、マイクロスピンポンピングによるスピン注入の確認、および強磁性電極とルブレンの有機単結晶の接合素子の作製、などの代表的な成果が得られた。当初計画では、平成25年度に「有機半導体単結晶と磁性電極との界面における伝導特性評価」および「マイクロスピンポンピングによるスピン注入の確認」の実施を計画しており、予定されていた内容が概ね達成されていることから、研究は順調に進展しているものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成25年度の研究遂行により得られた成果をもとに、平成26年度は「有機半導体単結晶内でのスピン輸送の電気的検出」、および「ゲート電界によるスピン制御」の課題に取り組む。
強磁性電極よりスピンポンピングによって注入されたスピンが有機半導体単結晶を伝導するか否かを明らかにするには、注入源とは離れた箇所においてスピン流を検出する必要がある。本研究では、スピンの検出方法に逆スピンホール効果を用いることにより、有機半導体単結晶であるルブレン内のスピン輸送の可否を判断する予定である。また、平成25年度に作製した強磁性電極とルブレン有機単結晶の接合素子において、ゲート電極を付与することでルブレンにゲート電界を印加し、ゲート電界によるキャリア数の変化がスピン拡散長などスピン輸送特性に与える影響を明らかにする。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
次年度使用額は、今年度の研究を効率的に推進したことにより発生した未使用額である。
次年度使用額は、平成26年度請求額とあわせ、平成26年度の研究遂行に使用する予定である。
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