2015 Fiscal Year Annual Research Report
フッ化グラフェンの電子物性と低消費電力デバイスへの応用
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14J10949
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田原 康佐 東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | グラフェン / スピン緩和 / スピンホール効果 / ダイヤモンド / NVセンタ / 磁気共鳴 / 磁気センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、フッ化グラフェンのスピン流輸送・スピンホール効果を明らかにし、スピントロニクスデバイスへ応用することを目的としている。黒鉛の単原子層であるグラフェンは、長いスピン拡散長を持つためスピン輸送チャネルとしての性能が期待できる。一方、グラフェンのみでは電子スピン偏極やスピン流を生成することは困難である。不純物でのresonant skew scatteringによるスピンホール効果を用いれば、グラフェンのみを用いてスピン流を生成し、スピントロニクスデバイスを実現できる可能性がある。
このような背景から、前年度にフッ化グラフェンのスピンホール効果の検証実験を行った。非局所抵抗の測定からスピンホール効果の可能性を示唆するデータが得られたが、確実な証明のためには、より強力な証拠を示す必要があることがわかった。
この目的のために、前年度後半からはダイヤモンド中の窒素-空孔中心（NVセンタ）を用いた磁気センサの研究を開始した。フッ化グラフェン等のスピンホール効果によるスピン蓄積が作る磁場を、顕微・ナノスケールの空間分解能で検出し、より強力な証拠を提示することを目的としている。これが実現すれば、今まで光や電荷により間接的に検出されてきたスピン蓄積という現象を、磁場によって直接的に検出することになり、スピントロニクスの分野全体に大きく貢献できる。
本年度は、昨年度に構築したセンサシステムのベースである光検出磁気共鳴（ODMR）顕微鏡を発展させ、高感度な交流磁気検出を実証した。高密度・高配向なNVセンタ集合体を含む試料をダイナミカルデカップリング法を用いて磁場センサ動作させた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度にフッ化グラフェンのスピンホール効果の検証を行うことができ、おおむね順調に進展していると考えている。
申請当初の計画には無かった部分であるダイヤモンド磁気センサも、本年度に実際の動作を示すところまで進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、ダイヤモンド磁気センサによるフッ化グラフェンのスピンホール効果検出に挑戦する。
まず(111)ダイヤモンド表面にNVセンタおよびグラフェンを形成し、これをフッ化処理・微細加工することで実験用試料を作製する。このような試料の作製のみでも種々の課題が存在すると考えられるが、1つずつ解決して完成を目指す。
試料を完成できれば、現在までに構築したセンサシステムにより目的の実験を行う。
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Research Products
(5 results)
