• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2015 Fiscal Year Annual Research Report

スピン軌道相互作用の機能化に基づくポーラロンスピントロニクスの創生

Research Project

Project/Area Number 14J12564
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

渡邉 峻一郎  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(SPD)

Project Period (FY) 2014-04-25 – 2016-03-31
Keywords有機スピントロニクス
Outline of Annual Research Achievements

本研究の最大目標は、有機半導体材料を用いたスピントランジスタ(Spin-FET)のプロトタイプを作製することである。Spin-FETは電子の持つスピン自由度を用いた超高速・低消費電力が期待される夢のデバイスである。本研究課題では有機半導体材料のスピン軌道相互作用(SOC)を高機能化し, さらに微細加工技術などのナノテクノロジーや化学合成を最大限活用し、spin-FETの実現を目指した。
まず当初の計画通り、ケンブリッジ大キャヴェンディッシュ研究所と共同研究体制を構築(計17ヶ月滞在)し, ナノスケールデバイスの作製及び、有機材料のスピン物性評価を行った。また、独国マインツ大学の理論家と共同研究体制を確立し, 量子化学計算から材料選定を効率化させる手法を用いた。その結果、当初の予想どおり原子番号の大きな元素を含む有機材料でのスピン軌道相互作用の増大を世界で初めて観測した(Nature Chemistry誌へ投稿準備中)。一方で、当初スピン寿命1秒, スピン拡散長10マイクロメートルの達成を目指したが、前者は1ミリ秒、後者は1マイクロメートルと及ばなかった。更なる材料選択の余地があり、今後とも引き続き実験を行う予定である。
二年次は、引き続きケンブリッジ大を拠点とし、spin-FETの駆動に必要な磁気抵抗の観測を目指した。ケンブリッジ大で立ち上げた磁気輸送測定装置を用いて、これまで観測されていなかった全く新しい磁気抵抗効果を有機材料で初めて発見した。本研究成果はNature Materials誌にアクセプトされた。今回得られた磁気抵抗測定を用いることで、二年次の課題としていたスピン軌道相互作用の定量化・電気的検出が可能であり、目標が達成されたといえる。微細加工を用いたspin-FETのプロトタイプ作製はかなわなかったものの、微細加工技術等の習熟は十分に行うことができた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (7 results)

All 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ケンブリッジ大学/インペリアルカレッジロンドン(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      ケンブリッジ大学/インペリアルカレッジロンドン
  • [Int'l Joint Research] マインツ大学(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      マインツ大学
  • [Int'l Joint Research] ワシントン大学(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      ワシントン大学
  • [Journal Article] 2D Coherent Charge Transport in Highly Ordered Conducting Polymers Doped by Solid State Diusion2016

    • Author(s)
      1.K. Kang*, S. Watanabe*, K. Broch, A. Sepe, A. Brown, I. Nasrallah, M. Nikolka, Z. Fei, M. Heeney, D. Matsumoto, K. Marumoto, H. Tanaka, S. Kuroda, and H, Sirringhaus,
    • Journal Title

      Nature Materials

      Volume: NA Pages: NA

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Spin-Current Emission Governed by Nonlinear Spin Dynamics2015

    • Author(s)
      3.T. Tashiro, A. Nomura, S. Matuura, S. Watanabe, K. Kang, H. Sirringhaus, and K. Ando.
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 5 Pages: 15158-1-9

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Spin current in organic semiconductors2015

    • Author(s)
      渡邉峻一郎
    • Organizer
      Symposium 127 “Frontier and perspectives in molecular spintronics”, Pacifichem 2015
    • Place of Presentation
      Hawaii, Honolulu USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-21
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 有機半導体におけるスピン注入・輸送・変換2015

    • Author(s)
      渡邉峻一郎、安藤和也
    • Total Pages
      6
    • Publisher
      電子スピンサイエンス学会

URL: 

Published: 2016-12-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi