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2017 年度 実績報告書

トポロジカル超伝導体へのスピン流注入と逆スピンホール効果

公募研究

研究領域トポロジーが紡ぐ物質科学のフロンティア
研究課題/領域番号 16H00977
研究機関東京大学

研究代表者

塩見 雄毅  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任講師 (10633969)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
キーワード超伝導 / トポロジー / スピン流 / スピントロニクス / ボルテックス
研究実績の概要

今年度は、昨年度に確立した試料作製技術や測定技術を用いて、トポロジカル超伝導体へのスピン流注入を達成することを目標にして幾つかの実験に取り組んだ。まず第一に、昨年度から取り組んできた、s波超伝導体/磁性絶縁体接合試料に対する熱的スピン流注入の実験について、超伝導転移点直下でコヒーレンス因子によるスピン流-電流変換効果の増大を観測した(論文投稿中)。これは最近報告された理論提案とも整合する結果であり、超伝導スピンカロリトロニクスにおける新しい成果として注目を集めることが期待される。
次に、d波超伝導体である銅酸化物YBCOとフェリ磁性絶縁体LiFe5O8の接合系において、非自明な超伝導ボルテックスネルンスト効果を観測した(出版済み)。磁気界面の影響で、ネルンスト電圧が磁場に対して振動的な振る舞いを示すことを特徴とし、トポロジカルな性質を有する超伝導ボルテックスと磁性が関係した新しい熱輸送現象である。
さらに、p波超伝導体の有望な系として、本新学術領域のメンバーからの試料提供により準備した幾つかの空間反転の破れた原子層超伝導体に対してスピン注入実験を行った。まず、室温の常伝導状態でスピン流注入によるスピン流-電流変換効果を測定したところ、明瞭な信号が得られた(論文準備中)。この結果はこれらの原子層物質で効率的なスピン流-電流変換が可能なことを意味する。一方で、これらの試料で温度を下げて抵抗率を測定したところ、報告された超伝導転移点では超伝導を示さないことがわかった。超伝導転移が消失した原因として金属膜をつけたことによるバンド変調が疑われる。今後は、上記実験と並行して試料作製条件を検討してきた空間反転対称性を人工的に破った超伝導体試料に対して引き続きスピン注入実験研究を行う予定である。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件)

  • [雑誌論文] Magnetic thermal conductivity far above the Neel temperature in the Kitaev-magnet candidate α - RuCl 32017

    • 著者名/発表者名
      Daichi Hirobe, Masahiro Sato, Yuki Shiomi, Hidekazu Tanaka, and Eiji Saitoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 95 ページ: 241112

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.95.241112

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oscillatory Nernst effect in Pt|ferrite|cuprate-superconductor trilayer films2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, J. Lustikova, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 ページ: 5358

    • DOI

      doi:10.1038/s41598-017-05747-6

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Experimental evidence consistent with a magnon Nernst effect in the antiferromagnetic insulator MnPS 32017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, R. Takashima, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 ページ: 134425

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.134425

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin Seebeck effect in the polar antiferromagnet α - Cu 2 V 2 O 72017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi, R. Takashima, D. Okuyama, G. Gitgeatpong, P. Piyawongwatthana, K. Matan, T. J. Sato, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 96 ページ: 180414

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.180414

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Thermal Generation of Spin Current in Zigzag-Chain Antiferromagnets2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      Reimei/GP-Spin/ICC-IMR International Workshop "New Excitations in Spintronics"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge conversion induced by spin pumping into topological materials2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge interconversion on topological materials2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      International Workshop "TOP-SPIN 3: Spin and Topological Phenomena in Nanostructures - Towards Topological Materials Science"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge conversion on 2D topological materials2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      The Collaborative Conference on Spin Dynamics
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge interconversion in topological materials2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      The Collaborative Conference on Materials Research (CCMR) 2017
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-charge conversion on 2D topological materials2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Shiomi
    • 学会等名
      BIT’s 7th Annual World Congress of Nano Science & Technology-2017
    • 招待講演

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公開日: 2018-12-17  

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