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「スピントロニクス」とサイレントキーワードを含む研究
【数物系科学】物理学：ディラック半金属 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ディラック電子系における逆ファラデー効果によるスピン流発生(21K13863)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2021-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】河口 真志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90792325)
【キーワード】スピントロニクス / ディラック半金属 / 逆ファラデー効果
【概要】本研究ではBiで観測された円偏光起電力について、円偏光によって電子スピンが影響を受ける逆ファラデー効果に着目し、その起源を解明することを目的に研究を行った。まず、これまでも観測されてきたBiについて強磁場を印加しながら円偏光起電流を観測できる測定系を構築し、磁場、温度依存性について調査を行った。結果としては円偏光起電力の磁場依存性には7Tまでの領域については大きな変化が見られなかった。この結果を、...
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏シリセンにおけるトポロジーと電子相関の場の理論的研究(25400317)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10504805)
【キーワード】トポロジカル原子層物質 / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / スカーミオン / トポロジカル・ソリトン (他25件)
【概要】シリセン、ゲルマネン、スタネンをはじめとするトポロジカル原子層物質の物性を研究した。電場や光照射による様々なトポロジカル相転移を明らかにし、トポロジカル電界効果トランジスターなどのトポロジカル・デバイスを提案した。第五族や第三族の原子層物質の電子物性の研究も行った。具体的には燐の原子層物質であるフォスフォレンのエッジ状態を明らかにした。ヒ素の原子層物質であるアルセネンやアルミニウムの原子層物質であ...
【数物系科学】物理学：ビスマス ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン軌道相互作用系におけるスピンネルンスト効果の理論と観測(22560004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / ナノワイヤ / ネルンスト熱電能 / ビスマス (他13件)
【概要】固体物質中のキャリアにスピン軌道相互作用が働く場合、その物質に熱伝導を与えると、熱流に垂直にスピン流が現れるスピンネルンスト効果が起こる可能性がある。我々は、スピン軌道相互作用が働くナノスケールの物理系の電子状態を調べ、材料に熱伝導を与えたときの輸送現象に対する不純物の効果とフォノンドラッグ効果を理論的に考察した。また、ワイヤ径が数百nm程度のBi単結晶ナノワイヤを製作し、その電子物性を測定した。...
❏量子ネルンスト効果の理論と実験(17654073)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】ネルンスト効果 / 熱流磁気効果 / ビスマス / メゾスコピック系 / 量子ホール効果 (他14件)
【概要】我々は、2次元電子系がメゾスケールの大きさである場合、強磁場下で系のネルンスト係数に量子振動が見られる(量子ネルンスト効果)ことを平成17年度から平成18年度にかけて線形応答理論を用いた理論計算で示していた。平成18年度にフランスのグループ(Bhenia, et. al. ESPCI, Paris)から、ビスマス(Bi)単結晶のネルンスト係数およびエッチングスハウゼン係数の測定結果が発表され、ネル...
❏半導体における電場誘起スピン電流とベリー位相(16740167)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】村上 修一 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (30282685)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / スピンホール効果 / エッジ状態 / トポロジカル秩序 / スピン流 (他15件)
【概要】電場でスピン流を誘起する効果(スピンホール効果)について、本年度は特に量子スピンホール相に着目し研究した。量子スピンホール相とはトポロジカル秩序の一種で、非磁性絶縁体であるが非自明なトポロジカル数を持ち、不純物等に対して安定な表面状態を持つ。こうした相は理論的に提唱されたものの、実験と関連づけられる系はまだないため、その候補となる物質探索を行った。前年度研究代表者が発見したように、絶縁体でのスピン...
【数物系科学】物理学：スピンホール効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ディラック磁性体の開発とスピントロニクス応用(19K22124)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
【キーワード】ディラック磁性体 / スピントロニクス / スピンホール効果 / トポロジー / ベリー位相 (他7件)
【概要】主にディラック磁性体の候補であるγ相FeMnの薄膜に焦点を当てた。γ-FeMnでは、強結合近似のもとでフェルミ準位付近にスピン縮退したディラック構造が見られ、歪みによりスピンホール効果が観測されることが期待されていた。圧電材料基板上に作製したFeMn/Ni-Fe薄膜試料に対して、歪みと外部磁場を同時に印加した状態でアニールした。室温でスピンゼーベック/異常ネルンスト効果測定を行い、スピンホール効果...
❏反強磁性体を用いたスピントロニクスの実験的研究(17F17026)
【研究テーマ】物性Ⅱ(実験)
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2017-04-26 - 2018-03-31
【研究代表者】中辻 知 東京大学, 物性研究所, 教授 (70362431)
【キーワード】spin Hall effect / antiferromagnetism / spintronics / topology
【概要】The recent discovery of the large anomalous Hall effect (AHE) in the non-collinear Kagome antiferromagnets Mn3X has highlighted the compounds and alloys based on the combination of Mn and X. As the sp...
❏スピン波熱移送の制御と冷却効果の観測(26286041)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】AN TOSHU (安東秀 / AN TOSHU(安東秀)) 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70500031)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / 熱工学 / 排熱利用 / エネルギー効率 / 磁性 (他11件)
【概要】先ず、スピン波熱移送効果の原理の解明に取り組み、イットリウム鉄ガーネット(YIG)磁性体試料において励起スピン波の周波数依存性を観測した。励起スピン波において、低周波数では試料端でのスピン波熱移送効果が観測されるが、高周波数ではより試料内側に効果がシフトして観測されることを明らかにした。続いてスピンホール効果によるスピン波熱移送効果の制御を試みた。YIG試料上に製膜されたプラチナ薄膜やタングステン...
【数物系科学】物理学：スピン分解光電子分光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン分解光電子分光による運動量空間スピンテクスチャーマッピング(26287071)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / スピン分解光電子分光 / スピントロニクス / 表面・界面物性 / 光電子分光 (他8件)
【概要】固体中で動く電子は、スピン軌道相互作用や結晶の対称性により様々な方向に向くスピンを持つ。本研究ではスピンと運動量の関係が重要な影響を持つ高機能物質の電子状態を解明するために、スピン分解ARPES装置の改造と、これを用いた電子構造研究を行った。その結果、ワイル半金属の表面フェルミアーク、希薄磁性半導体GaMnAsのAsホールバンド、重金属薄膜の１次元エッジ状態、線ノード半金属の表面状態などの電子状態...
❏高効率スピン偏極光電子分光による表面磁性の研究(19340078)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】奥田 太一 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (80313120)
【キーワード】スピン分解光電子分光法 / 高効率スピン検出器 / VLEED型スピン検出器 / 表面磁性 / スピントロニクス (他11件)
【概要】スピンを分離して電子状態を測定するスピン分解光電子分光法は従来のスピン分析法が非常に非効率であったため,測定に長時間かかるにも関わらずエネルギー、角度分解能を落として測定せざるを得なかった。そのためこれを用いた物質の磁性研究は必ずしも十分行えていなかった。本研究では新しく高効率のスピン分析器を開発し、その検出効率は従来の100倍に向上し、エネルギー角度分解能を格段に上げたスピン・角度分解光電子分光...
【数物系科学】物理学：熱電効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏磁性体中のキャリアのバイポーラ拡散を利用したスピン流発生(23656012)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2011 - 2012
【研究代表者】吉野 淳二 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90158486)
【キーワード】スピントロニクス / 熱電材料 / スピン流 / バイポーラ拡散 / 熱電効果
【概要】多数スピンのキャリアと少数スピンのキャリアのタイプが異なる物質では,温度勾配に起因する両極性拡散により発生する両者のスピン流が逆方向を向くことから,有効なスピン流の発生源となるとの我々の予測に基づき第一原理電子状態計算による物質探索と実験的な検証を行うことを目指した.電子状態計算の結果,Mn,Fe,Coを添加したGaAs,及びMnを添加したInAs/GaSb超格子も有力であることを見出した.しかし...
❏スピンゼーベック効果と熱流-スピン相互利用の系統的研究(21244058)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】齊藤 英治 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80338251)
【キーワード】スピンゼーベック効果 / スピントロニクス / スピン流 / 熱電効果
【概要】実験・理論の両面から熱スピントロニクスに関する系統的な研究を行い、温度勾配によるスピン圧生成現象「スピンゼーベック効果」の微視的起源がスピンの非相反性と揺動によって駆動される熱的スピンポンプ効果であることを明らかにした。この新しいスピン流駆動原理を用いることで、絶縁体におけるスピンゼーベック効果や音波注入によるスピン流生成現象の観測に成功した。 ...
【数物系科学】物理学：DM相互作用 ／スピントロニクスを含む研究件
❏トポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクスと量子輸送現象の理論研究(17H02924)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオン / スピントロニクス / トポロジカル磁気テクスチャ / 非平衡ダイナミクス / マイクロ波応答 (他15件)
【概要】トポロジカル磁気テクスチャである「磁気スキルミオン」が示す非平衡現象や量子輸送現象を理論的に多数明らかにした。特に、「マイクロ波によるスキルミオンの並進運動駆動」や「スキルミオンを使ったマイクロ波-直流電圧変換」、「駆動された強磁性磁壁中に発現する動的スキルミオン状磁気構造」など、物性物理やスピントロニクス分野における基礎物理と技術応用の両方の観点から重要な発見である。また、磁場や電場、円偏光マイ...
❏化学制御Chiralityが拓く新しい磁性(25220803)
【研究テーマ】機能物性化学
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31
【研究代表者】井上 克也 広島大学, 理学研究科, 教授 (40265731)
【キーワード】磁性 / キラル磁性 / 先端機能デバイス / 結晶育成 / スピントロニクス (他16件)
【概要】キラル磁性体の結晶育成では、分子性キラル磁性体では左右作り分けを含め、育成方法を確立した。無機キラル磁性体では、溶液からの結晶化、フラックス法、レーザーFZ、単一キラルドメイン結晶の育成に成功した。現在では最大数cmのキラル単一ドメイン結晶について、共同研究者に測定サンプルとして提供している。キラル磁性体のスピン位相整列による新規物性では、磁化の離散性、磁気抵抗の離散効果など発見し、論文発表、文科...
【数物系科学】物理学：マイクロ波応答 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スキルミオニクス創成に向けた基盤技術と材料の開拓(20H00337)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオニクス / スピントロニクス / スキルミオン / 磁気デバイス / マイクロ波素子 (他6件)
【概要】
❏トポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクスと量子輸送現象の理論研究(17H02924)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオン / スピントロニクス / トポロジカル磁気テクスチャ / 非平衡ダイナミクス / マイクロ波応答 (他15件)
【概要】トポロジカル磁気テクスチャである「磁気スキルミオン」が示す非平衡現象や量子輸送現象を理論的に多数明らかにした。特に、「マイクロ波によるスキルミオンの並進運動駆動」や「スキルミオンを使ったマイクロ波-直流電圧変換」、「駆動された強磁性磁壁中に発現する動的スキルミオン状磁気構造」など、物性物理やスピントロニクス分野における基礎物理と技術応用の両方の観点から重要な発見である。また、磁場や電場、円偏光マイ...
【数物系科学】物理学：ナノ磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏マイクロ波領域におけるナノ磁性体の輸送特性とスピンダイオード効果の研究(19204039)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】宮島 英紀 (2008-2009) 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30080451)
【キーワード】ナノ強磁性体 / スピントロニクス / メタマテリアル / スピンダイオード効果 / 微小磁性体 (他14件)
【概要】単層強磁性パーマロイFe_<19>Ni_<18>ナノ・ワイヤーとナノ・ディスクのマイクロ波領域における輸送現象とスピンダイオード効果について調べ,さらにナノ・メタマテリアルの可能性について追求した。マイクロ波を印加することによって強磁性共鳴状態が実現すると,細線両端に直流電圧が発生し,検波素子として活用できる可能性があること,この手法は微細な磁気構造を非常に敏感に検出する方...
❏強磁性ナノ構造における超伝導近接効果と量子輸送物性(16740210)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】斎藤 英治 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (80338251)
【キーワード】ナノ磁性 / メゾスコピック系 / スピントロニクス / スピン流 / ナノ磁性体 (他6件)
【概要】昨年度の研究の継続としてNb/NiFe/Nbナノ構造の低温輸送物性を測定した。強磁性NiFe層を近接効果で流れる超伝導電流の観測に成功したが、その臨界電流はNiFeの磁気構造に依存しなかった。また、イオンビームスパッタ法によってNiFe/(Nb,Pt,Cu)複合膜を作製し、逆スピンホール効果の検出を試みた。試料面内に磁場を印加しつつ周波数一定のマイクロ波を試料に照射し、常磁性金属層に生じる起電力の...
【数物系科学】物理学：ナノ磁性体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ナノ変調構造磁性体における超スピン伝導とスピン量子物性(18684021)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】齊藤 英治 (斎藤 英治) 慶應義塾大学, 理工学部, 講師 (80338251)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / ナノ磁性体
【概要】スピン流生成のモデルとして最もシンプルな金属二層膜及び微細加工したワイア・膜接合を利用し、スピンダイナミクスや磁化不均一構造からのスピン流生成を系統的に調べた。本研究の主要成果は、以下に集約される。(1)スピントルクとスピンホール効果の併用によりスピン緩和が電気的に変調され、これはスピン流の定量や磁化緩和制御に利用できる。(2)スピンダイナミクスからのスピンポンプの強度を決める条件を見出し、最適な...
❏強磁性ナノ構造における超伝導近接効果と量子輸送物性(16740210)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2005
【研究代表者】斎藤 英治 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (80338251)
【キーワード】ナノ磁性 / メゾスコピック系 / スピントロニクス / スピン流 / ナノ磁性体 (他6件)
【概要】昨年度の研究の継続としてNb/NiFe/Nbナノ構造の低温輸送物性を測定した。強磁性NiFe層を近接効果で流れる超伝導電流の観測に成功したが、その臨界電流はNiFeの磁気構造に依存しなかった。また、イオンビームスパッタ法によってNiFe/(Nb,Pt,Cu)複合膜を作製し、逆スピンホール効果の検出を試みた。試料面内に磁場を印加しつつ周波数一定のマイクロ波を試料に照射し、常磁性金属層に生じる起電力の...
【数物系科学】物理学：ネルンスト効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏トポロジカル磁性体のダイナミクスに関する理論的研究(19F19815)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2019-11-08 - 2022-03-31
【研究代表者】永長 直人 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, グループディレクター (60164406)
【キーワード】skyrmions / micromagnetics / simulations / topology / helimagnetism (他10件)
【概要】In my original proposal for the fiscal year 2021, I planned to continue my collaborations on (1)the three-dimensional texture of skyrmions as well as the collaborations on (2)the effects of thermally ...
❏スピン軌道相互作用系におけるスピンネルンスト効果の理論と観測(22560004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / ナノワイヤ / ネルンスト熱電能 / ビスマス (他13件)
【概要】固体物質中のキャリアにスピン軌道相互作用が働く場合、その物質に熱伝導を与えると、熱流に垂直にスピン流が現れるスピンネルンスト効果が起こる可能性がある。我々は、スピン軌道相互作用が働くナノスケールの物理系の電子状態を調べ、材料に熱伝導を与えたときの輸送現象に対する不純物の効果とフォノンドラッグ効果を理論的に考察した。また、ワイヤ径が数百nm程度のBi単結晶ナノワイヤを製作し、その電子物性を測定した。...
❏量子ネルンスト効果の理論と実験(17654073)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】ネルンスト効果 / 熱流磁気効果 / ビスマス / メゾスコピック系 / 量子ホール効果 (他14件)
【概要】我々は、2次元電子系がメゾスケールの大きさである場合、強磁場下で系のネルンスト係数に量子振動が見られる(量子ネルンスト効果)ことを平成17年度から平成18年度にかけて線形応答理論を用いた理論計算で示していた。平成18年度にフランスのグループ(Bhenia, et. al. ESPCI, Paris)から、ビスマス(Bi)単結晶のネルンスト係数およびエッチングスハウゼン係数の測定結果が発表され、ネル...
【数物系科学】物理学：トポロジカル秩序 ／スピントロニクスを含む研究件
❏強相関冷却原子系におけるトポロジカル秩序の探索とその基礎理論の構築(25800225)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】古川 俊輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50647716)
【キーワード】物性理論 / 冷却原子 / 人工ゲージ場 / 量子ホール効果 / スピントロニクス (他10件)
【概要】トポロジカル秩序状態は、量子化された応答や分数統計に従う準粒子などの興味深い性質を示すことが知られる。本研究では、操作性の高い冷却原子系で実現可能な新奇トポロジカル秩序状態の理論的探索、その諸性質の解明に取り組んだ。特に、人工ゲージ場中の二成分ボース気体の基底状態相図を詳細に決定し、特異な端状態を持つボソン版整数量子ホール状態の存在、時間反転対称性の相互作用効果への非自明な役割を明らかにした。また...
❏半導体における電場誘起スピン電流とベリー位相(16740167)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】村上 修一 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (30282685)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / スピンホール効果 / エッジ状態 / トポロジカル秩序 / スピン流 (他15件)
【概要】電場でスピン流を誘起する効果(スピンホール効果)について、本年度は特に量子スピンホール相に着目し研究した。量子スピンホール相とはトポロジカル秩序の一種で、非磁性絶縁体であるが非自明なトポロジカル数を持ち、不純物等に対して安定な表面状態を持つ。こうした相は理論的に提唱されたものの、実験と関連づけられる系はまだないため、その候補となる物質探索を行った。前年度研究代表者が発見したように、絶縁体でのスピン...
【数物系科学】物理学：光物性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏無機ナノシートの光磁気物性の開拓とスピントロニクスへの展開(18K04710)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】山本 崇史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (40532908)
【キーワード】磁性 / ナノシート / 磁性体 / 磁気物性 / 光化学反応 (他8件)
【概要】本研究課題では、次世代を担うスピントロニクスデバイスの開発を目指し、磁性を示す層状化合物、ならびにそれらを単層剥離させた磁性ナノシートを創出した。 磁性イオンを含む層状複水酸化物 (LDH) に関し、(i) 異種LDHの複合化によって負の次期交換相互作用が発現すること、(ii) 半導体ナノシートとの複合化によって磁気物性を光変調できること、を見いだした。 磁性イオンを含む遷移金属トリカルコゲナイド...
❏高強度テラヘルツ光を用いた高効率スピン流生成原理の創成(17H06601)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2017-08-25 - 2019-03-31
【研究代表者】岡村 嘉大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20804735)
【キーワード】スピントロニクス / テラヘルツ / エデルシュタイン効果 / 光物性 / 物性実験
【概要】本研究課題では、テラヘルツ光を利用することで、高速・高効率のスピン流生成の新原理構築を目指した。テラヘルツ領域は伝導電子のドルーデ応答や局在スピンの磁気共鳴などの多彩な応答が存在する上に、光学実験の特長を活かすことで超高速応答やスピン偏極方向などの詳細な知見が得られることが期待できるためである。本研究期間においては、高強度テラヘルツ光照射機構の立ち上げやテラヘルツ光誘起の超高速スピン生成のための予...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
【数物系科学】物理学：カイラリティ ／スピントロニクスを含む研究件
❏ラシュバ系における量子スピン輸送現象(15H06133)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2015-08-28 - 2017-03-31
【研究代表者】井手上 敏也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90757014)
【キーワード】非相反電荷輸送現象 / 空間反転対称性の破れ / スピン軌道相互作用 / 極性 / ラシュバ系 (他8件)
【概要】ラシュバ型バンド構造を持つ極性半導体BiTeBrにおいて、結晶の空間反転対称性の破れに起因する電流の非相反性を検出することに成功した。観測された非相反電荷輸送現象は極性構造に特有の磁場・電流方位選択則を見たし、シグナルのキャリア数依存性や温度依存性から微視的機構を明らかにした。 また、非相反電荷輸送現象をカイラリティーを持つ物質に拡張し、特にWS2カイラルナノチューブの電界誘起超伝導相において巨大...
❏カイラル結晶構造に宿る新磁性機能の探索(25287087)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】岸根 順一郎 放送大学, 教養学部, 教授 (80290906)
【キーワード】対称性の破れ / カイラリティ / 磁性 / スピントロニクス / 対称性 (他18件)
【概要】左右対称性の概念は自然科学のあらゆる分野で重要な役割を果たす。我々は、左右対称性の破れた結晶において実現するカイラルらせん磁性体が、対称性の破れを直接反映する機能性を持つことに着目し、その機構を記述する理論基盤の構築とそれを実験検出に結び付ける指導原理の策定を進めてきた。 本研究の結果、「１軸的らせん磁性体のグローバル相図」、「有限領域に閉じ込めたカイラルソリトン格子の共鳴ダイナミクス」という二つ...
【数物系科学】物理学：非線形ダイナミクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏積層反強磁性体を用いた非線形マグノ二クス(21H04648)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2021-04-05 - 2022-03-31
【研究代表者】水上 成美 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00339269)
【キーワード】スピントロニクス / マグノニクス / 非線形ダイナミクス / 反強磁性体
【概要】スピンの波の量子（マグノン）を応用する技術はマグノニクスと呼ばれ、その技術を用いた高エネルギー効率の情報処理回路の実現が期待されている。その実現には、マグノンの非線形ダイナミクスを利用したデバイスが必要である。本研究では、人工の積層反強磁性体に特有の非線形マグノンダイナミクスを様々な手法を用いて研究し、その学理を構築する。特に、特異なマグノン増幅現象について研究し、それを応用したマグノン増幅デバイ...
❏カイラル結晶構造に宿る新磁性機能の探索(25287087)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】岸根 順一郎 放送大学, 教養学部, 教授 (80290906)
【キーワード】対称性の破れ / カイラリティ / 磁性 / スピントロニクス / 対称性 (他18件)
【概要】左右対称性の概念は自然科学のあらゆる分野で重要な役割を果たす。我々は、左右対称性の破れた結晶において実現するカイラルらせん磁性体が、対称性の破れを直接反映する機能性を持つことに着目し、その機構を記述する理論基盤の構築とそれを実験検出に結び付ける指導原理の策定を進めてきた。 本研究の結果、「１軸的らせん磁性体のグローバル相図」、「有限領域に閉じ込めたカイラルソリトン格子の共鳴ダイナミクス」という二つ...
【数物系科学】物理学：バレートロニクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏二次元層状物質を用いたドーピングフリー強磁性半導体の開発(18K13785)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗田 伊理也 東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)
【キーワード】スピントロニクス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体 / 強磁性半導体 / バレートロニクス
【概要】強磁性半導体は磁性不純物をドーピングすることで半導体を強磁性にしている。キュリー温度を上げるためには、磁性不純物濃度を増大させる必要があるが、一方で電子移動度の低下をまねいてしまう。遷移金属カルコゲナイドMoS2は、シリコンを超える次世代半導体としての期待があり、多結晶グレイン境界や格子欠陥を含むと強磁性を示すことが知られており、ドーピングフリー強磁性半導体として期待ができる。本研究では、まずスパ...
❏シリセンにおけるトポロジーと電子相関の場の理論的研究(25400317)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10504805)
【キーワード】トポロジカル原子層物質 / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / スカーミオン / トポロジカル・ソリトン (他25件)
【概要】シリセン、ゲルマネン、スタネンをはじめとするトポロジカル原子層物質の物性を研究した。電場や光照射による様々なトポロジカル相転移を明らかにし、トポロジカル電界効果トランジスターなどのトポロジカル・デバイスを提案した。第五族や第三族の原子層物質の電子物性の研究も行った。具体的には燐の原子層物質であるフォスフォレンのエッジ状態を明らかにした。ヒ素の原子層物質であるアルセネンやアルミニウムの原子層物質であ...
【数物系科学】物理学：近藤効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御(26220711)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【研究代表者】小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)
【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
❏半導体結晶上の希薄磁性表面状態の形成とスピントロニクスへの応用(19206006)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】長谷川 修司 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (00228446)
【キーワード】表面磁気光学効果 / 希薄磁性表面 / 表面電気伝導 / 表面物性 / スピントロニクス (他11件)
【概要】(1)表面状態の磁性特性を測定するために,簡便で高性能な超高真空極低温表面光磁気カー効果測定装置を開発し,それによって,コバルト原子層の磁気特性が,基板構造に敏感に依存して変化することを発見した。(2)非磁性物質であるビスマスやその合金(トポロジカル絶縁体と呼ばれる物質)の表面状態が,スピン分裂していることをスピン分解光電子分光法および第1原理理論計算によって明らかにした。(3)スピン軌道相互作用...
【数物系科学】物理学：量子ホール効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏超伝導スピントロニクス(25247051)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導トランジスタ / 希薄磁性半導体 / 超伝導近接効果 / スピン３重項超伝導 (他17件)
【概要】近接効果により２次元電子系内に生じた超伝導電流を，スピンホール効果によってスイッチすることに成功した．また，このような超伝導接合が，トラップ磁束によって0接合からπ接合へと変化する現象を見出した．希薄磁性半導体(In,Fe)Asを近接効果で超電導状態にし，これがスピン３重項超伝導である可能性が高いことを見出した． スピン軌道相互作用が強い系の量子点接合で強いスピン偏極が起こることを検証し，特に単伝...
❏強相関冷却原子系におけるトポロジカル秩序の探索とその基礎理論の構築(25800225)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】古川 俊輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50647716)
【キーワード】物性理論 / 冷却原子 / 人工ゲージ場 / 量子ホール効果 / スピントロニクス (他10件)
【概要】トポロジカル秩序状態は、量子化された応答や分数統計に従う準粒子などの興味深い性質を示すことが知られる。本研究では、操作性の高い冷却原子系で実現可能な新奇トポロジカル秩序状態の理論的探索、その諸性質の解明に取り組んだ。特に、人工ゲージ場中の二成分ボース気体の基底状態相図を詳細に決定し、特異な端状態を持つボソン版整数量子ホール状態の存在、時間反転対称性の相互作用効果への非自明な役割を明らかにした。また...
❏量子ネルンスト効果の理論と実験(17654073)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】ネルンスト効果 / 熱流磁気効果 / ビスマス / メゾスコピック系 / 量子ホール効果 (他14件)
【概要】我々は、2次元電子系がメゾスケールの大きさである場合、強磁場下で系のネルンスト係数に量子振動が見られる(量子ネルンスト効果)ことを平成17年度から平成18年度にかけて線形応答理論を用いた理論計算で示していた。平成18年度にフランスのグループ(Bhenia, et. al. ESPCI, Paris)から、ビスマス(Bi)単結晶のネルンスト係数およびエッチングスハウゼン係数の測定結果が発表され、ネル...
【数物系科学】物理学：物性理論 ／スピントロニクスを含む研究件
❏カイラル伝導の理論的探索(16K13834)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】村上 修一 東京工業大学, 理学院, 教授 (30282685)
【キーワード】物性理論 / スピンエレクトロニクス / スピントロニクス
【概要】らせん状構造の結晶で電流がそれと平行や反平行に軌道磁化を誘起する現象を以前予言し、カイラル伝導と呼ぶ。本研究で結晶内伝導のらせん性を示すパラメタを導入し、これが古典的ソレノイドより１，２桁大きくなりうることを示した。また、極性金属、２次元薄膜、絶縁体界面・表面など極性を持つ金属に対して新たに電流誘起軌道磁化の理論を構築し、これが環状電流形成によることを示した。また２次元系面内方向の軌道磁化の計算手...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏強相関冷却原子系におけるトポロジカル秩序の探索とその基礎理論の構築(25800225)
【研究テーマ】原子・分子・量子エレクトロニクス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】古川 俊輔 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (50647716)
【キーワード】物性理論 / 冷却原子 / 人工ゲージ場 / 量子ホール効果 / スピントロニクス (他10件)
【概要】トポロジカル秩序状態は、量子化された応答や分数統計に従う準粒子などの興味深い性質を示すことが知られる。本研究では、操作性の高い冷却原子系で実現可能な新奇トポロジカル秩序状態の理論的探索、その諸性質の解明に取り組んだ。特に、人工ゲージ場中の二成分ボース気体の基底状態相図を詳細に決定し、特異な端状態を持つボソン版整数量子ホール状態の存在、時間反転対称性の相互作用効果への非自明な役割を明らかにした。また...
【数物系科学】物理学：スピン起電力 ／スピントロニクスを含む研究件
❏静的歪み構造を利用したスピン流生成機構の微視的解析(21K20356)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2021-08-30 - 2023-03-31
【研究代表者】船戸 匠 慶應義塾大学, グローバルリサーチインスティテュート(矢上), 特任助教 (10908700)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / スピン起電力 / 表面弾性波 / スピン流 (他6件)
【概要】本研究では、物体の静的な歪みとスピンの結合を利用したスピン流生成機構の理論的な解明を目指している。その前段階として、表面弾性波に伴う動的な格子歪みを利用したスピン起電力について解析を行った。 モデルとして、外部磁場が印加されている強磁性金属へ表面弾性波が注入されている場合を考える。この時、表面弾性波に伴う格子の回転変形（反対称歪み）と伝導電子スピンはスピン・渦度結合により結合することが知られている...
❏トポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクスと量子輸送現象の理論研究(17H02924)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオン / スピントロニクス / トポロジカル磁気テクスチャ / 非平衡ダイナミクス / マイクロ波応答 (他15件)
【概要】トポロジカル磁気テクスチャである「磁気スキルミオン」が示す非平衡現象や量子輸送現象を理論的に多数明らかにした。特に、「マイクロ波によるスキルミオンの並進運動駆動」や「スキルミオンを使ったマイクロ波-直流電圧変換」、「駆動された強磁性磁壁中に発現する動的スキルミオン状磁気構造」など、物性物理やスピントロニクス分野における基礎物理と技術応用の両方の観点から重要な発見である。また、磁場や電場、円偏光マイ...
【数物系科学】物理学：ワイル半金属 ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性トポロジカル結晶絶縁体の開発とその空間反転対称性からみた特性の解明(26870086)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / トポロジカル結晶絶縁体 / スピン軌道相互作用 / 2次元伝導 / メゾスコピック (他18件)
【概要】本研究ではトポロジカル結晶絶縁体(TCI)において、その鏡映対称性がもたらすトポロジカル表面状態（TSS）について、磁性元素の添加による影響を探ることを目指した。まずは高品質単結晶薄膜SnTeにおいて2次元弱反局在効果を観測し、それがTSS由来であることを明らかにした。また補償元素Sb添加を行った所、バルクキャリア低減と、さらにp型・ｎ型両タイプの作製に成功した。その試料において角度分解光電子分光...
❏時間分解光電子分光法による光励起非平衡状態の研究(26800165)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】石田 行章 東京大学, 物性研究所, 助教 (30442924)
【キーワード】時間分解光電子分光法 / トポロジカル絶縁体 / 光起電力 / スピン偏極電流 / 銅酸化物高温超伝導体 (他15件)
【概要】時間分解光電子分光法の高度化と汎用化を進め、新しい切り口からの研究を開拓した。１.非占有側のバンドを直接観測できるという原理を用いて、種々のトポロジカル物質（トポロジカル絶縁体TIやワイルセミメタル）の分類を進めた。２．固体表層数ナノメートルに特異的な光現象を観測できる特徴を生かして、世界に先駆けてTI表面に光起電力が生じることを見出した。この現象を利用した新機能を提案し基礎づけた。３．銅酸化物高...
❏シリセンにおけるトポロジーと電子相関の場の理論的研究(25400317)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10504805)
【キーワード】トポロジカル原子層物質 / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / スカーミオン / トポロジカル・ソリトン (他25件)
【概要】シリセン、ゲルマネン、スタネンをはじめとするトポロジカル原子層物質の物性を研究した。電場や光照射による様々なトポロジカル相転移を明らかにし、トポロジカル電界効果トランジスターなどのトポロジカル・デバイスを提案した。第五族や第三族の原子層物質の電子物性の研究も行った。具体的には燐の原子層物質であるフォスフォレンのエッジ状態を明らかにした。ヒ素の原子層物質であるアルセネンやアルミニウムの原子層物質であ...
【数物系科学】物理学：遷移金属酸化物 ／スピントロニクスを含む研究件
❏原子レベルシミュレーションによる新奇六方晶機能製材料の設計(19K05246)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】Das Hena 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (60836170)
【キーワード】Magnetoelectric effect / Condensed matter theory / Magnetism / Spintronics / Transition metal oxides (他18件)
【概要】本プロジェクトは、デバイス応用をにらんで、大きな磁化と新奇な電気磁気相互作用を持つ六方晶YMnO3型または類似構造を持つ酸化物磁性体を探索した。具体的な成果は以下の通りである。 １LuFeO3型システムにおいて、電場誘起スピン再配列と180°の電気磁気スイッチングを起こす、新しいコリニア型フェリ磁性を実現する方策を立案した。２(LuFeO3)m/(LuFe2O4)超格子の室温マルチフェロイック挙動...
❏フェムト秒光パルスを用いた反強磁性体の超高速磁化制御(20760008)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】佐藤 琢哉 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40451885)
【キーワード】反強磁性体 / スピンダイナミクス / 超短パルスレーザー / 遷移金属酸化物 / スピントロニクス (他6件)
【概要】反強磁性体のスピン歳差運動の周波数はTHzオーダーに達し、強磁性のそれよりも桁違いに高いため、超高速な磁気記録が実現される可能性がある。本研究では、反強磁性体NiOにおいて円偏光パルス照射による非熱的なスピン制御を目指し、磁気光学ポンプ-プローブ測定を行った。NiOの反強磁性共鳴周波数と一致する1.1THzと約140GHzの振動が観測された。この結果は逆ファラデー効果、つまり円偏光パルスが試料内に...
❏線形・非線形磁気光学を用いた反強磁性磁化ダイナミクスの観測と超高速制御(19860020)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐藤 琢哉 東大, 生産技術研究所, 助教 (40451885)
【キーワード】反強磁性体 / スピンダイナミクス / 超短パルスレーザー / 遷移金属酸化物 / スピントロニクス (他6件)
【概要】反強磁性体の磁化ダイナミクスは強磁性体よりも桁違いに高速であり、超高速制御が可能であることが理論的に予測されている。我々はその実現を目指して研究を行っている。反強磁性体NiOはNeel温度が523Kと高く,室温で動作する交換バイアス物質として有望視されているため、試料として用いた。平成19年度においてはまず、NiO単結晶をフローティングゾーン法を用いて作製し、x線により111面に方位出しを行った。...
【数物系科学】物理学：ベリー位相 ／スピントロニクスを含む研究件
❏力学回転とスピンの相互変換(20H01865)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】前川 禎通 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973)
【キーワード】スピントロ二クス / 粘性流体 / スキルミオン / 表面弾性波 / スピントロニクス (他10件)
【概要】
❏ディラック磁性体の開発とスピントロニクス応用(19K22124)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
【キーワード】ディラック磁性体 / スピントロニクス / スピンホール効果 / トポロジー / ベリー位相 (他7件)
【概要】主にディラック磁性体の候補であるγ相FeMnの薄膜に焦点を当てた。γ-FeMnでは、強結合近似のもとでフェルミ準位付近にスピン縮退したディラック構造が見られ、歪みによりスピンホール効果が観測されることが期待されていた。圧電材料基板上に作製したFeMn/Ni-Fe薄膜試料に対して、歪みと外部磁場を同時に印加した状態でアニールした。室温でスピンゼーベック/異常ネルンスト効果測定を行い、スピンホール効果...
❏半導体における電場誘起スピン電流とベリー位相(16740167)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】村上 修一 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (30282685)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / スピンホール効果 / エッジ状態 / トポロジカル秩序 / スピン流 (他15件)
【概要】電場でスピン流を誘起する効果(スピンホール効果)について、本年度は特に量子スピンホール相に着目し研究した。量子スピンホール相とはトポロジカル秩序の一種で、非磁性絶縁体であるが非自明なトポロジカル数を持ち、不純物等に対して安定な表面状態を持つ。こうした相は理論的に提唱されたものの、実験と関連づけられる系はまだないため、その候補となる物質探索を行った。前年度研究代表者が発見したように、絶縁体でのスピン...
【数物系科学】物理学：低温物性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ヘリウムスピントロニクスの開拓(21K18607)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31
【研究代表者】白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
【キーワード】物性物理 / スピントロニクス / 低温物性 / 量子流体固体 / ヘリウム (他6件)
【概要】本研究は、液体ヘリウムにおけるスピントロニクスの開拓を目指して、液体3Heおよび3He-4He混合液中で渦度生成により誘起される3He核スピン流を、白金に代表される金属壁中の電子スピンホール電流に変換する技術の開発を行うものである。 2021年度は、本研究を行うための希釈冷凍機装置の開発を行った。本研究の実験には、液体3Heおよびおよび3He-4He混合液が十分にフェルミ縮退する10mK以下の低温...
❏スピノン・スピン流の実験的開拓(16K13827)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【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)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / 量子スピン系 / スピン液体 / スピノン (他10件)
【概要】本研究課題では、量子スピン液体状態に特有なスピン励起（スピノン、マヨラナ粒子）を用いたスピン流の実験的開拓を目指して研究を行った。典型的な一次元量子スピン系銅酸化物Sr2CuO3においてはスピノン励起の存在が実験的に確立されており、本研究ではSr2CuO3に温度勾配を印加することでスピノンスピン流が生成されることをスピンゼーベック効果測定を用いて実証した。さらに、非常に最近特に興味をもたれているキ...
❏ナノポアを用いた新しい超低温生成法の開発とヘリウム準粒子スピントロニクスの開拓(22654041)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (70251486)
【キーワード】低温物性 / 物性実験 / スピントロニクス / ヘリウム34混合液 / ナノポア
【概要】本研究は、ナノポア中ヘリウム同位体混合液のエネルギー離散化を利用して超低温を生成する新手法を開発することと、ヘリウム3を用いた準粒子スピントロニクスを開拓することを目的とする。ポーラスアルミナの表面に金を堆積させ、細孔が直径10nm程度まで狭窄化することに成功した。この手法を追求することで、エネルギー離散化が顕著に表れる直径5nm程度のナノポアアレイの作成手法を確立できる見通しが立った。 ...
【数物系科学】物理学：反強磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入技術の開発(19K23588)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【研究代表者】山野井 一人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 (他10件)
【概要】本研究では、巨視的な回転運動と電子スピンの結合であるスピン渦度結合を反強磁性を示すDyに適用することで、Dyを用いた非熱的スピン流生成技術の実現を目指した。 まずはDyの薄膜化を目指して、スパッタ成膜の最適条件を探索し、高品質なDy薄膜を実現した。更にDy薄膜を用いたスピン注入実験から、反強磁性状態にてスピンポンピング効率の強い抑制効果の観測に成功した。上述の実験に成功した一方で、スピン渦度結合の...
❏反強磁性体を用いたスピントロニクスの実験的研究(18F17026)
【研究テーマ】物性Ⅱ(実験)
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2018-04-25 - 2019-03-31
【研究代表者】中辻 知 東京大学, 物性研究所, 教授 (70362431)
【キーワード】spin / Hall / effect / antiferromagnetism / spintronics (他6件)
【概要】The manipulation of pure spin current has been extensively studied in polycrystalline or single crystalline heavy metals, ferromagnetic metals and their alloys. Recently, strong interests have been fo...
❏反強磁性体を用いたスピントロニクスの実験的研究(17F17026)
【研究テーマ】物性Ⅱ(実験)
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2017-04-26 - 2018-03-31
【研究代表者】中辻 知 東京大学, 物性研究所, 教授 (70362431)
【キーワード】spin Hall effect / antiferromagnetism / spintronics / topology
【概要】The recent discovery of the large anomalous Hall effect (AHE) in the non-collinear Kagome antiferromagnets Mn3X has highlighted the compounds and alloys based on the combination of Mn and X. As the sp...
【数物系科学】物理学：反強磁性体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2019
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】スピンダイナミクス
【研究代表者】ジスプロシウム
【キーワード】スピン注入
【概要】スピンの波の量子（マグノン）を応用する技術はマグノニクスと呼ばれ、その技術を用いた高エネルギー効率の情報処理回路の実現が期待されている。その実現には、マグノンの非線形ダイナミクスを利用したデバイスが必要である。本研究では、人工の積層反強磁性体に特有の非線形マグノンダイナミクスを様々な手法を用いて研究し、その学理を構築する。特に、特異なマグノン増幅現象について研究し、それを応用したマグノン増幅デバイ...
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏スピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入技術の開発(19K23588)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【研究代表者】山野井 一人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 (他10件)
【概要】本研究では、巨視的な回転運動と電子スピンの結合であるスピン渦度結合を反強磁性を示すDyに適用することで、Dyを用いた非熱的スピン流生成技術の実現を目指した。 まずはDyの薄膜化を目指して、スパッタ成膜の最適条件を探索し、高品質なDy薄膜を実現した。更にDy薄膜を用いたスピン注入実験から、反強磁性状態にてスピンポンピング効率の強い抑制効果の観測に成功した。上述の実験に成功した一方で、スピン渦度結合の...
【数物系科学】物理学：トポロジカル絶縁体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏反転対称性の破れた磁性体における非線形応答の理論(19K14649)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】石塚 大晃 東京工業大学, 理学院, 准教授 (00786014)
【キーワード】スピン流 / 光起電効果 / 量子磁性体 / スピントロニクス / シフト流 (他10件)
【概要】本年度は、１マグノン過程による光誘起スピン流の解析を引き続き行った。まず、昨年度導出した公式を拡張し、任意の模型に適応できる非線形スピン流の公式を導出した。この公式は、任意のcolinearな磁気秩序に対して適応できる公式となっており、物質に則した模型における計算に適している。 続いて、非線形スピン流の実験にむけて候補物質を探索した。上で導出した公式を用いて、イジング異方性のあるCrハライド系の光...
❏強磁性トポロジカル結晶絶縁体の開発とその空間反転対称性からみた特性の解明(26870086)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / トポロジカル結晶絶縁体 / スピン軌道相互作用 / 2次元伝導 / メゾスコピック (他18件)
【概要】本研究ではトポロジカル結晶絶縁体(TCI)において、その鏡映対称性がもたらすトポロジカル表面状態（TSS）について、磁性元素の添加による影響を探ることを目指した。まずは高品質単結晶薄膜SnTeにおいて2次元弱反局在効果を観測し、それがTSS由来であることを明らかにした。また補償元素Sb添加を行った所、バルクキャリア低減と、さらにp型・ｎ型両タイプの作製に成功した。その試料において角度分解光電子分光...
❏スピン分解光電子分光による運動量空間スピンテクスチャーマッピング(26287071)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / スピン分解光電子分光 / スピントロニクス / 表面・界面物性 / 光電子分光 (他8件)
【概要】固体中で動く電子は、スピン軌道相互作用や結晶の対称性により様々な方向に向くスピンを持つ。本研究ではスピンと運動量の関係が重要な影響を持つ高機能物質の電子状態を解明するために、スピン分解ARPES装置の改造と、これを用いた電子構造研究を行った。その結果、ワイル半金属の表面フェルミアーク、希薄磁性半導体GaMnAsのAsホールバンド、重金属薄膜の１次元エッジ状態、線ノード半金属の表面状態などの電子状態...
【数物系科学】物理学：マグノン ／スピントロニクスを含む研究件
❏0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2019
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】スピンゼーベック効果
【研究代表者】マグノン
【キーワード】磁性ガーネット
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏絶縁体中スピン流伝導の開拓(19K22131)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】安藤 和也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30579610)
【キーワード】マグノン / スピントロニクス
【概要】マグノンにより担われる磁性絶縁体中スピン伝導の理解に向けた重要な課題の一つとして、反強磁性絶縁体へのスピン流注入と反強磁性絶縁体中のスピン伝導の波数ベクトル・エネルギー依存性の解明がある。本研究では、非線形スピントロニクス現象を用いることで、磁性絶縁体/反強磁性絶縁体接合における界面スピン交換と反強磁性体中スピン伝導を精密に測定し、高波数モードのマグノンが反強磁性絶縁体への効果的なスピン注入を実現...
❏中性子を用いたスピン流-熱電変換プロトタイプ物質のマグノン分散及び寿命の決定(19K21031)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】吉川 貴史 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (60828846)
【キーワード】スピントロニクス / スピンゼーベック効果 / マグノン / 磁性ガーネット / 中性子散乱 (他6件)
【概要】本研究では、磁性ガーネット群の磁気励起特性（分散関係・寿命）を中性子散乱を基軸とした検出法により調べ、これらの情報をもとにスピンゼーベック効果(SSE)の信号特性を理解することを目指した。本研究を通じて、Y3Fe5O12(YIG)及び Tb3Fe5O12(TbIG)の磁気励起の全体像を解明することに成功し、LLG方程式に基づく理論計算と組み合わせることで、これら物質群のSSEの温度特性を説明可能で...
【数物系科学】物理学：光電子分光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性トポロジカル結晶絶縁体の開発とその空間反転対称性からみた特性の解明(26870086)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / トポロジカル結晶絶縁体 / スピン軌道相互作用 / 2次元伝導 / メゾスコピック (他18件)
【概要】本研究ではトポロジカル結晶絶縁体(TCI)において、その鏡映対称性がもたらすトポロジカル表面状態（TSS）について、磁性元素の添加による影響を探ることを目指した。まずは高品質単結晶薄膜SnTeにおいて2次元弱反局在効果を観測し、それがTSS由来であることを明らかにした。また補償元素Sb添加を行った所、バルクキャリア低減と、さらにp型・ｎ型両タイプの作製に成功した。その試料において角度分解光電子分光...
❏スピン分解光電子分光による運動量空間スピンテクスチャーマッピング(26287071)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / スピン分解光電子分光 / スピントロニクス / 表面・界面物性 / 光電子分光 (他8件)
【概要】固体中で動く電子は、スピン軌道相互作用や結晶の対称性により様々な方向に向くスピンを持つ。本研究ではスピンと運動量の関係が重要な影響を持つ高機能物質の電子状態を解明するために、スピン分解ARPES装置の改造と、これを用いた電子構造研究を行った。その結果、ワイル半金属の表面フェルミアーク、希薄磁性半導体GaMnAsのAsホールバンド、重金属薄膜の１次元エッジ状態、線ノード半金属の表面状態などの電子状態...
❏時間分解光電子分光法による光励起非平衡状態の研究(26800165)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】石田 行章 東京大学, 物性研究所, 助教 (30442924)
【キーワード】時間分解光電子分光法 / トポロジカル絶縁体 / 光起電力 / スピン偏極電流 / 銅酸化物高温超伝導体 (他15件)
【概要】時間分解光電子分光法の高度化と汎用化を進め、新しい切り口からの研究を開拓した。１.非占有側のバンドを直接観測できるという原理を用いて、種々のトポロジカル物質（トポロジカル絶縁体TIやワイルセミメタル）の分類を進めた。２．固体表層数ナノメートルに特異的な光現象を観測できる特徴を生かして、世界に先駆けてTI表面に光起電力が生じることを見出した。この現象を利用した新機能を提案し基礎づけた。３．銅酸化物高...
【数物系科学】物理学：マヨラナ粒子 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピノン・スピン流の実験的開拓(16K13827)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【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)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / 量子スピン系 / スピン液体 / スピノン (他10件)
【概要】本研究課題では、量子スピン液体状態に特有なスピン励起（スピノン、マヨラナ粒子）を用いたスピン流の実験的開拓を目指して研究を行った。典型的な一次元量子スピン系銅酸化物Sr2CuO3においてはスピノン励起の存在が実験的に確立されており、本研究ではSr2CuO3に温度勾配を印加することでスピノンスピン流が生成されることをスピンゼーベック効果測定を用いて実証した。さらに、非常に最近特に興味をもたれているキ...
❏シリセンにおけるトポロジーと電子相関の場の理論的研究(25400317)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10504805)
【キーワード】トポロジカル原子層物質 / トポロジカル絶縁体 / スキルミオン / スカーミオン / トポロジカル・ソリトン (他25件)
【概要】シリセン、ゲルマネン、スタネンをはじめとするトポロジカル原子層物質の物性を研究した。電場や光照射による様々なトポロジカル相転移を明らかにし、トポロジカル電界効果トランジスターなどのトポロジカル・デバイスを提案した。第五族や第三族の原子層物質の電子物性の研究も行った。具体的には燐の原子層物質であるフォスフォレンのエッジ状態を明らかにした。ヒ素の原子層物質であるアルセネンやアルミニウムの原子層物質であ...
【数物系科学】物理学：磁気共鳴 ／スピントロニクスを含む研究件
❏マグノンシフト電流を利用した新しい環境発電原理の開拓(21K18595)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31
【研究代表者】関 真一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気共鳴 / マルチフェロイクス
【概要】初年度にあたる本年度は、空間反転対称性の破れた結晶構造を持つ磁性体であるCu2OSeO3やVOSe2O5について、その詳細な磁気共鳴ダイナミクスと電気磁気結合の計測・解明を行った。これらの物質は、それぞれキラル・極性構造を持ち、基底状態ではらせん磁気構造を、有限磁場下ではスキルミオン磁気構造を生じ、さらに磁気秩序に伴う系の対称性の低下を通じて電気分極が発現するマルチフェロイクスとしての性質も併せ持...
❏ナノ磁性体超高感度磁気センサー(16H03850)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】鈴木 義茂 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50344437)
【キーワード】磁性体 / スピントロニクス / トンネル磁気抵抗素子 / 磁界センサー / センサーアレイ (他12件)
【概要】磁界センサーとしてナノサイズの磁性体を用いることによりセンサー内部の磁石の向きの乱れによるノイズの発生を抑え超高感度なセンサーを作ることを目的に研究を行った。その結果、センサーをナノサイズにすることにより携帯電話に使う電波の周波数帯ではノイズを理論値近くまで下げることができるが、医療への応用で重要になる音声周波数帯では磁性膜の縁の磁石の向きの乱れによるノイズが残ることを見出した。スキルミオンについ...
❏反転対称性の破れた結晶構造を利用した高効率なスピン流・電流変換材料の開拓(15H05458)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】関 真一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / 物性実験 / 磁気共鳴
【概要】本研究では、反転対称性の破れた結晶構造のバルク半導体を用いて、スピン分裂に由来したEdelstein効果に基づくスピン流・電流変換の観測を目指した。当初は、強磁性体との接合系におけるスピンポンピング法を用いていたが、この場合には界面における対称性の破れが強く効いてしまい、バルク結晶構造の対称性を反映した選択則を観測することができなかった。このため、磁気光電流効果（磁場下でスピン分裂の対称性を反映し...
【数物系科学】物理学：マルチフェロイック ／スピントロニクスを含む研究件
❏マグノンシフト電流を利用した新しい環境発電原理の開拓(21K18595)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31
【研究代表者】関 真一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気共鳴 / マルチフェロイクス
【概要】初年度にあたる本年度は、空間反転対称性の破れた結晶構造を持つ磁性体であるCu2OSeO3やVOSe2O5について、その詳細な磁気共鳴ダイナミクスと電気磁気結合の計測・解明を行った。これらの物質は、それぞれキラル・極性構造を持ち、基底状態ではらせん磁気構造を、有限磁場下ではスキルミオン磁気構造を生じ、さらに磁気秩序に伴う系の対称性の低下を通じて電気分極が発現するマルチフェロイクスとしての性質も併せ持...
❏生体ゆらぎを模倣するリラクサー・スピングラス材料創製と情報処理デバイス研究(21656158)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】田畑 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00263319)
【キーワード】ゆらぎ / リラクサー / スピングラス / 情報処理 / メモリデバイス (他11件)
【概要】表面プラズモンは、高感度なバイオセンシングに効果的な光学現象として知られており、表面プラズモン励起には、通常レーザーやランプ等の外部光源が必須である。極微表面での双極子ゆらぎとしてとらえて、"Lab on tip"で動作する表面センシング発光デバイスの創製に向けて、金属と酸化物半導体のハイブリッド構造の形成、及びその物理的性質の解明を目指した研究を実施した。更に、非調和の分子振動と...
❏極限構造制御によるマルチフェロ融合スピントロ二クス(21246050)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】田畑 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00263319)
【キーワード】マルチフェロ / スピントロニクス / 誘電体 / 磁性体 / ヘテロ接合 (他9件)
【概要】究極のメモリとして、酸化物磁性半導体(ZnO)をチャネル層に、マルチフェロ酸化物のガーネット型フェライトをゲート絶縁層としたヘテロ接合素子において、MOS-FETタイプのマルチフェロゲート型スピントランジスタ試作を試みた。酸化物ヘテロ接合において、酸化物スピントロニクスのチャネル電流(電荷+スピン情報)を、強磁性強誘電体(マルチフェロ)ゲートで制御する事で、電界制御によるスピン差異運動を変調制御可...
【数物系科学】物理学：磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2019
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】ナノ構造
【研究代表者】磁性
【キーワード】誘電率
【概要】
❏原子レベルシミュレーションによる新奇六方晶機能製材料の設計(19K05246)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】Das Hena 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (60836170)
【キーワード】Magnetoelectric effect / Condensed matter theory / Magnetism / Spintronics / Transition metal oxides (他18件)
【概要】本プロジェクトは、デバイス応用をにらんで、大きな磁化と新奇な電気磁気相互作用を持つ六方晶YMnO3型または類似構造を持つ酸化物磁性体を探索した。具体的な成果は以下の通りである。 １LuFeO3型システムにおいて、電場誘起スピン再配列と180°の電気磁気スイッチングを起こす、新しいコリニア型フェリ磁性を実現する方策を立案した。２(LuFeO3)m/(LuFe2O4)超格子の室温マルチフェロイック挙動...
❏強磁性ナノ構造を用いた光照射巨大磁気誘電デバイスの創製(19K22093)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2022-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / ナノ構造 / 磁性 / 誘電率 / 光学
【概要】絶縁体中に磁気ナノ微粒子が分散した磁気グラニュラー素子は、磁気抵抗効果、磁気誘電効果、ファラデー効果など、磁性、誘電性、光に関連した興味深い現象を示す。本研究課題では、2次元磁気ナノグラニュラー素子において、光照射磁気誘電現象の発現を目指すととも、そのメカニズムを明らかにすることを目的とした。その結果、本素子において、光抵抗効果、及び光キャパシタンス効果の観測に成功した。また、それぞれの実験結果は...
【数物系科学】物理学：磁性ガーネット ／スピントロニクスを含む研究件
❏位相干渉を用いた多入力スピン波電子融合回路チップの開発(20H02593)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2025-03-31
【研究代表者】後藤 太一 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (00721507)
【キーワード】スピン波 / スピントロニクス / 集積回路 / 磁性ガーネット / 磁性絶縁体
【概要】
❏中性子を用いたスピン流-熱電変換プロトタイプ物質のマグノン分散及び寿命の決定(19K21031)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】吉川 貴史 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (60828846)
【キーワード】スピントロニクス / スピンゼーベック効果 / マグノン / 磁性ガーネット / 中性子散乱 (他6件)
【概要】本研究では、磁性ガーネット群の磁気励起特性（分散関係・寿命）を中性子散乱を基軸とした検出法により調べ、これらの情報をもとにスピンゼーベック効果(SSE)の信号特性を理解することを目指した。本研究を通じて、Y3Fe5O12(YIG)及び Tb3Fe5O12(TbIG)の磁気励起の全体像を解明することに成功し、LLG方程式に基づく理論計算と組み合わせることで、これら物質群のSSEの温度特性を説明可能で...
【数物系科学】物理学：メソスコピック系 ／スピントロニクスを含む研究件
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御(26220711)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【研究代表者】小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)
【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
【数物系科学】物理学：強相関電子系 ／スピントロニクスを含む研究件
❏固体中におけるモノポール場の発現とそのダイナミクス(15H05456)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】金澤 直也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (10734593)
【キーワード】トポロジー / 強相関電子系 / 物性実験 / キラル磁性体 / モノポール (他7件)
【概要】電気の力の源である粒子(陽子や電子)に対応する、磁石のN極またはS極だけの性質を持った素粒子、すなわち磁気モノポールは未だ発見されておらず、電磁気学では磁気モノポールは存在しないと仮定されて体系化されています。しかし電子の幾何学的位相を利用すれば、物質中に磁気モノポールがあたかも存在しているかのような状況を実現できると理論的に提唱されていました。本研究では、磁石の源であるスピンの集団が織りなす幾何...
❏相対論的マグノニクスの開拓(25247058)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】小野瀬 佳文 東京大学, 総合文化研究科, 准教授 (80436526)
【キーワード】強相関電子系 / スピントロ二クス / マグノン / スピンエレクトロニクス / スピントロニクス (他8件)
【概要】代表者の小野瀬は、マグノン励起における電気磁気結合を用いてCu2SeO3やCuB2O4のマイクロ波電気磁気効果を初めて測定することに成功した。また、LiFe5O8においてジャロシンスキー守谷相互作用に由来する非相反なマグノン伝搬を観測することに成功した。分担者の貴田は、フェムト秒レーザー照射による対称性の破れた強誘電体や強磁性体からのテラヘルツ電磁波放射現象の探索を行い、磁性強誘電体Co3B7O1...
【数物系科学】物理学：表面磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏高効率スピン偏極光電子分光による表面磁性の研究(19340078)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】奥田 太一 広島大学, 放射光科学研究センター, 准教授 (80313120)
【キーワード】スピン分解光電子分光法 / 高効率スピン検出器 / VLEED型スピン検出器 / 表面磁性 / スピントロニクス (他11件)
【概要】スピンを分離して電子状態を測定するスピン分解光電子分光法は従来のスピン分析法が非常に非効率であったため,測定に長時間かかるにも関わらずエネルギー、角度分解能を落として測定せざるを得なかった。そのためこれを用いた物質の磁性研究は必ずしも十分行えていなかった。本研究では新しく高効率のスピン分析器を開発し、その検出効率は従来の100倍に向上し、エネルギー角度分解能を格段に上げたスピン・角度分解光電子分光...
【数物系科学】物理学：表面状態 ／スピントロニクスを含む研究件
❏Zak位相制御による表面状態設計とスピントロニクス機能実現(20H01859)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】金澤 直也 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 講師 (10734593)
【キーワード】Zak位相 / 表面状態 / スピントロニクス
【概要】Zak位相という現代の電気分極物理の理論の基盤をなす量子位相の概念を用いて、新しい表面金属状態を開拓し、そのスピントロニクス機能を開拓することを大きな目標として研究を進めている。特にトポロジカル絶縁体とは異なる物質系に着目し、スピントロニクス技術を支える物質の幅を広げることが研究の特色となっている。 現在すでに全体研究目標を達成している。具体的には、候補物質である非磁性絶縁体金属間化合物の薄膜にお...
❏量子十字素子における巨大磁気抵抗効果に関する研究(21760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / ナノ接合 / 有機膜 / 強磁性体 (他11件)
【概要】本研究課題では、強磁性薄膜のエッジとエッジに有機分子を挟んだ強磁性薄膜/有機分子/強磁性薄膜量子十字素子を提案し、その表面・界面構造、電気伝導特性、並びに、磁気特性を調べることを目的とした。初めに、表面状態、磁化状態、及び、エッジ状態について詳細に調べた結果、Co/SiO_2が量子十字素子の電極材料として最も適していることがわかった。次に、本研究課題で構築した独自の成膜・研磨・エッチング技術を用い...
❏半導体における電場誘起スピン電流とベリー位相(16740167)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2004 - 2006
【研究代表者】村上 修一 東京大学, 大学院工学系研究科, 助手 (30282685)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / スピンホール効果 / エッジ状態 / トポロジカル秩序 / スピン流 (他15件)
【概要】電場でスピン流を誘起する効果(スピンホール効果)について、本年度は特に量子スピンホール相に着目し研究した。量子スピンホール相とはトポロジカル秩序の一種で、非磁性絶縁体であるが非自明なトポロジカル数を持ち、不純物等に対して安定な表面状態を持つ。こうした相は理論的に提唱されたものの、実験と関連づけられる系はまだないため、その候補となる物質探索を行った。前年度研究代表者が発見したように、絶縁体でのスピン...
【数物系科学】物理学：スピン軌道相互作用 ／スピントロニクスを含む研究件
❏有機半導体を用いたスピンオービトロニクスの創成(20H00387)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2025-03-31
【研究代表者】渡邉 峻一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40716718)
【キーワード】有機半導体 / スピン軌道相互作用 / スピントロニクス
【概要】本研究では、有機半導体におけるスピン軌道相互作用(SOC)の「制御」・「理解」・「機能化」を三位一体とし、スピンオービトロニクスを基盤とした革新的電子スピンデバイスの創成を目指す。SOCはスピン磁気モーメントと電子の軌道運動が生み出す磁場の相互作用である。無機個体におけるSOCの研究は古くから行われているものの、軽元素から構成される有機固体におけるSOCは意味だに未解明な部分も多い。本研究では、適...
❏強磁性体に誘起された超伝導のスピン物性(18K14112)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】河口 真志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90792325)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導 / スピントリプレット / スピン軌道相互作用 / 磁性
【概要】本研究では、超伝導スピントロニクスを目指して、強いスピン軌道相互作用を持つタングステンにおいてみられる超伝導状態について研究を行った。その結果、タングステンの超伝導状態においては、通常のスピンシングレットの超伝導体においてみられるスピン吸収の抑制がみられないことが明らかになった。また、窒化モリブデンとの積層構造においては、超伝導転移温度の上昇がみられることがわかった。更に、強磁性体コバルトとの近接...
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性デバイスの創製(16H06332)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 副拠点長 (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / スピン軌道相互作用 (他9件)
【概要】界面原子層成長制御、磁気分光、第一原理計算を結集することにより、界面スピン軌道結合を微視的に解明し、その学術基盤の構築とデバイス応用を狙った。まず、教科書の記述の更新につながる成果としては、界面磁気異方性の微視的理解であり、物質系ごとに軌道磁気モーメントの異方性と軌道四極子それぞれの役割を直感的理解とともに明らかにした。界面原子層成長制御が一層の進歩を遂げ、室温の世界記録となる異方性トンネル磁気抵...
【数物系科学】物理学：磁気抵抗 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
【数物系科学】物理学：トポロジー ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分13:物性物理学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】マグノン
【研究代表者】スキルミオン
【キーワード】トポロジー
【概要】In my original proposal for the fiscal year 2021, I planned to continue my collaborations on (1)the three-dimensional texture of skyrmions as well as the collaborations on (2)the effects of thermally ...
❏ディラック磁性体の開発とスピントロニクス応用(19K22124)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
【キーワード】ディラック磁性体 / スピントロニクス / スピンホール効果 / トポロジー / ベリー位相 (他7件)
【概要】主にディラック磁性体の候補であるγ相FeMnの薄膜に焦点を当てた。γ-FeMnでは、強結合近似のもとでフェルミ準位付近にスピン縮退したディラック構造が見られ、歪みによりスピンホール効果が観測されることが期待されていた。圧電材料基板上に作製したFeMn/Ni-Fe薄膜試料に対して、歪みと外部磁場を同時に印加した状態でアニールした。室温でスピンゼーベック/異常ネルンスト効果測定を行い、スピンホール効果...
❏磁気構造のトポロジー・対称性に由来した新しいマグノン・熱輸送現象の開拓(18H03685)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】関 真一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / マグノン / スキルミオン / トポロジー
【概要】近年、絶縁体中における新しい情報・エネルギー伝送媒体として、局在電子スピンの集団振動であるスピン波(マグノン)が大きな注目を集めている。本研究では、特殊なトポロジー・対称性を持つ「磁気スキルミオン」と呼ばれる渦状スピン構造に着目し、新しいマグノン輸送現象の実験的な開拓を行った。その結果、(1)マグノンのダイオード効果の観測、(2)フォノン（格子振動）のダイオード効果の観測、(3)新機構に由来した世...
【数物系科学】物理学：非平衡統計力学 ／スピントロニクスを含む研究件
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
❏量子ドット系における非平衡多体状態の数値計算手法開発(24540316)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系・局在 / 近藤効果 / 量子コヒーレンス / 非平衡統計力学 / スピントロニクス (他11件)
【概要】不純物アンダーソン模型で記述される単一の量子ドットで、時間に依存する外場の影響およびバーテックス補正の効果を議論した。この計算は相互作用のある系の光支援輸送を理解するときの理論的な出発点を与えるとともに、高次の保存近似の出発点となる。そのほか、単一電子生成および単一光子生成における位相緩和の効果、局所的な二準位系を介した熱輸送、金属中のスピン拡散長とスピン局在長の関係などについても、理論的な考察を...
【数物系科学】地球惑星科学：物性実験 ／スピントロニクスを含む研究件
❏高強度テラヘルツ光を用いた高効率スピン流生成原理の創成(17H06601)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2017-08-25 - 2019-03-31
【研究代表者】岡村 嘉大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20804735)
【キーワード】スピントロニクス / テラヘルツ / エデルシュタイン効果 / 光物性 / 物性実験
【概要】本研究課題では、テラヘルツ光を利用することで、高速・高効率のスピン流生成の新原理構築を目指した。テラヘルツ領域は伝導電子のドルーデ応答や局在スピンの磁気共鳴などの多彩な応答が存在する上に、光学実験の特長を活かすことで超高速応答やスピン偏極方向などの詳細な知見が得られることが期待できるためである。本研究期間においては、高強度テラヘルツ光照射機構の立ち上げやテラヘルツ光誘起の超高速スピン生成のための予...
❏反強磁性体を用いたスピン流学理の構築(16K13842)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】関 真一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / マグノン / スピン流 / 反強磁性体 / 物性実験 (他6件)
【概要】本研究では、反強磁性体中のマグノンを、スピン角運動量の流れであるスピン流の伝送媒体として活用することを目指している。具体的には、スピンゼーベック効果の観測を介して、熱的に励起された反強磁性マグノンがスピン流の担い手になれることを実験的に明らかにした。また、スピン波分光測定を通じて反強磁性マグノンの実空間における伝搬特性の直接評価を行い、反強磁性マグノンが強磁性マグノンと遜色のない伝搬長を備えている...
❏反転対称性の破れた結晶構造を利用した高効率なスピン流・電流変換材料の開拓(15H05458)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】関 真一郎 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, ユニットリーダー (70598599)
【キーワード】スピントロニクス / 物性実験 / 磁気共鳴
【概要】本研究では、反転対称性の破れた結晶構造のバルク半導体を用いて、スピン分裂に由来したEdelstein効果に基づくスピン流・電流変換の観測を目指した。当初は、強磁性体との接合系におけるスピンポンピング法を用いていたが、この場合には界面における対称性の破れが強く効いてしまい、バルク結晶構造の対称性を反映した選択則を観測することができなかった。このため、磁気光電流効果（磁場下でスピン分裂の対称性を反映し...
【数物系科学】天文学：偏光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏室温純粋円偏光スピン発光ダイオードの作製方法ならびに動作原理の確立(18H03878)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60270922)
【キーワード】スピンフォトニクス / スピントロニクス / 円偏光発光ダイオード / 偏光 / 医療光学 (他14件)
【概要】スピン発光素子で純粋な円偏光が得られるという実験の再現と物理的機構解明に挑んだ。新しい素子化工程とパルス的スピン注入実験により、1平方センチメートルあたり100Aを超える領域で円偏光増大が開始されることを見出すとともに、これを越えると、素子の短絡化・発光強度劣化が開始されることを見出した。このことは局所発熱によるフォノン数増大が円偏光増大と素子特性変化に関わっている可能性を示唆している。すなわち、...
❏光・磁気駆動型マイクロアクチュエータの基礎研究(15656044)
【研究テーマ】設計工学・機械機能要素・トライボロジー
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】進士 忠彦 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60272720)
【キーワード】マイクロアクチュエータ / 光誘起磁性体 / スピントロニクス / 偏光 / GaAs (他7件)
【概要】本研究では,はじめに,GaAs-Fe/GaAs薄膜を,二層成長によって作製し,その磁化測定や,X線回折測定を行なうことで試料の評価を行なった.200℃の低温で作製した二層成長試料に,熱処理を加えることによって,約0.9×10^<-9>Wb/mの大きな光誘起磁化変化を示す試料を作製したが,試料の温度上昇による磁化変化の増加も含まれることが明らかになった.また,以前のアクチュエータで問題と...
【数物系科学】天文学：超伝導 ／スピントロニクスを含む研究件
❏超伝導スピンバルブ・ジョセフソン接合の創成(21K04818)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導 / 極低温メモリ
【概要】本年度は、まず、超伝導スピンジョセフソン接合において重要な強磁性絶縁体とNbの接合界面の評価を行った。 まず，強磁性絶縁体としてフェライトCoFe2O4と実績のある第二種超伝導体であるNbを採用した。フェライトはCoFe2薄膜のラジカル酸化で作製し、Nbはその後超高真空一貫でスパッタで成膜した。磁化特性やラマン分光法に寄り、フェライトがバルクに近い磁化特性や結晶化していることを明らかにした。Nb薄...
❏強磁性体に誘起された超伝導のスピン物性(18K14112)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】河口 真志 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (90792325)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導 / スピントリプレット / スピン軌道相互作用 / 磁性
【概要】本研究では、超伝導スピントロニクスを目指して、強いスピン軌道相互作用を持つタングステンにおいてみられる超伝導状態について研究を行った。その結果、タングステンの超伝導状態においては、通常のスピンシングレットの超伝導体においてみられるスピン吸収の抑制がみられないことが明らかになった。また、窒化モリブデンとの積層構造においては、超伝導転移温度の上昇がみられることがわかった。更に、強磁性体コバルトとの近接...
❏超伝導ボルテックスへのスピン注入による新しい長距離伝搬スピン流の実現(26610091)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10633969)
【キーワード】超伝導 / ボルテックス / スピン流 / スピントロニクス / 量子渦 (他7件)
【概要】第二種超伝導体においては、外部磁場が内部を貫通し局所的に超伝導状態を壊すことでその周りを超伝導電流が渦のように流れる超伝導ボルテックスが生じる。本研究では、超伝導ボルテックスの流れによるスピン流の創成を目指して研究を行った。試料としてｓ波超伝導体やｄ波超伝導体の薄膜と強磁性絶縁体薄膜の超伝導｜強磁性二層膜を作製し、温度勾配やマイクロ波照射による超伝導体へのスピン流注入実験を行った。超伝導体内に注入...
【化学】複合化学：有機半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏有機半導体を用いたスピンオービトロニクスの創成(20H00387)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2025-03-31
【研究代表者】渡邉 峻一郎 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40716718)
【キーワード】有機半導体 / スピン軌道相互作用 / スピントロニクス
【概要】本研究では、有機半導体におけるスピン軌道相互作用(SOC)の「制御」・「理解」・「機能化」を三位一体とし、スピンオービトロニクスを基盤とした革新的電子スピンデバイスの創成を目指す。SOCはスピン磁気モーメントと電子の軌道運動が生み出す磁場の相互作用である。無機個体におけるSOCの研究は古くから行われているものの、軽元素から構成される有機固体におけるSOCは意味だに未解明な部分も多い。本研究では、適...
❏有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現(17H06200)
【研究テーマ】物性物理およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】竹谷 純一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20371289)
【キーワード】有機半導体 / 単結晶 / メカノエレクトロニクス / 分子振動 / スピントロニクス (他13件)
【概要】本研究課題実践により半導体における電子電荷・スピン輸送において大きく理解が進展し、特に無機半導体で用いられている電子輸送の標準理論に柔らかいフォノンの効果を取り入れることが重要であることを世界に先駆けて報告した。さらに、室温での電界効果特性測定、磁場中及び低温での電子物性計測・電子スピン共鳴実験等によってスピン輸送の実験的研究をおこない、有機半導体が高い移動度と1ミリ秒以上の長いスピン緩和時間とを...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：スピン渦度結合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏Si/Al界面のナノスケール傾斜制御と高効率スピン流生成に関する研究(22K20359)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2022-08-31 - 2024-03-31
【研究代表者】洞口 泰輔 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任助教 (10964744)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピントルク / 磁化ダイナミクス / スピン渦度結合
【概要】
❏スピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入技術の開発(19K23588)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【研究代表者】山野井 一人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 (他10件)
【概要】本研究では、巨視的な回転運動と電子スピンの結合であるスピン渦度結合を反強磁性を示すDyに適用することで、Dyを用いた非熱的スピン流生成技術の実現を目指した。 まずはDyの薄膜化を目指して、スパッタ成膜の最適条件を探索し、高品質なDy薄膜を実現した。更にDy薄膜を用いたスピン注入実験から、反強磁性状態にてスピンポンピング効率の強い抑制効果の観測に成功した。上述の実験に成功した一方で、スピン渦度結合の...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：磁気ナノ構造 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ペロブスカイト磁気ナノグラニュラーにおける光誘起型巨大磁気誘電効果の発現(17K19019)
【研究テーマ】ナノマイクロ科学およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気ナノ構造 / 誘電体 / 光電流 / トンネル効果
【概要】本研究では、ペロブスカイト太陽電池(PSC)に磁気ナノ粒子を分散させた光磁気ナノグラニュラー(p-MNG)において、光誘起型巨大磁気誘電効果の可能性を探究することを目的とした。その結果、MgF2絶縁体中にFe磁性ナノ粒子を分散させた磁気ナノグラニュラーにおいて、磁気誘電効果の観測に成功し、実験結果がデバイ・フレーリッヒ模型に基づく理論計算により定量的に説明できることがわかった。さらに、CH3NH3...
❏磁気ナノ構造体における室温スキルミオンの発現とその低電流密度駆動(15K13268)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スキルミオン / 磁気ナノ構造 / スピントロニクス / 微細加工 / ジャロシンスキー守谷相互作用
【概要】電子スピンが渦状に並んだ磁気構造体「スキルミオン」は、その駆動電流密度が極めて小さいことから、近年、次世代の超低消費電力磁気メモリ素子として、国内外で大きな注目を集めている。本研究ではナノドット構造を有するFe系材料に注目し、その室温スキルミオンの発現、並びに、低電流駆動実現のための要素基盤技術の構築を目的とした。その結果、不規則化A2型ドット構造FeAl合金においてスキルミオン類似のスピン状態が...
【総合理工】ナノ・マイクロ科学：量子ビット ／スピントロニクスを含む研究件
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
❏スピンチャンネルから量子ドットへのスピンブロッケードとその量子ビットへの応用(20241033)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】陽 完治 北海道大学, 量子集積エレクトロニクス研究センター, 教授 (60220539)
【キーワード】スピントランジスタ / スピン注入 / スピントロニクス / 量子計算 / 量子ドット (他13件)
【概要】インジウム砒素系化合物半導体と鉄電極界面における界面反応により生成される化合物がスピン注入効率をブロックしていることを界面の相図を調べることにより探索した。鉄系のスピン源を用いて観測されたスピントランジスタの電流振動が理論計算とよく一致していることを確認した。金コロイドを用いるインジウム砒素ナノワイヤの結晶成長の最適化を応用してナノワイヤスピントランジスタを作製し、スピン軌道相互作用に起因すると思...
【総合理工】応用物理学：スピンゼーベック効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏核スピン-機械振動コヒーレント結合科学の開拓(20H02599)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】吉川 貴史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60828846)
【キーワード】スピントロニクス / 核スピン / 機械振動 / フォノン / スピンゼーベック効果
【概要】本研究では、機械振動子などのマクロな力学運動からスピン励起・スピン流生成をしたり、逆にスピン励起・スピン流から力学運動を生み出す未開拓の現象群の開拓を行う。さらに、微小振動子の共振周波数に迫る低周波特性をもつ核スピンも取り入れた新しい学術の端緒を見出す。 本年度は、電子スピン系のスピン流を入力として機械振動を引き起こす新しい現象「スピン流体積効果」の実証に成功した（Nature Communica...
❏中性子を用いたスピン流-熱電変換プロトタイプ物質のマグノン分散及び寿命の決定(19K21031)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】吉川 貴史 東北大学, 材料科学高等研究所, 助教 (60828846)
【キーワード】スピントロニクス / スピンゼーベック効果 / マグノン / 磁性ガーネット / 中性子散乱 (他6件)
【概要】本研究では、磁性ガーネット群の磁気励起特性（分散関係・寿命）を中性子散乱を基軸とした検出法により調べ、これらの情報をもとにスピンゼーベック効果(SSE)の信号特性を理解することを目指した。本研究を通じて、Y3Fe5O12(YIG)及び Tb3Fe5O12(TbIG)の磁気励起の全体像を解明することに成功し、LLG方程式に基づく理論計算と組み合わせることで、これら物質群のSSEの温度特性を説明可能で...
❏スピンフォノニクスの創生(15H02012)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果 / スピンペルチェ効果 / マグノン (他13件)
【概要】スピントロニクスとフォノニクスの融合により、熱スピン変換の高性能化・自在制御に資する物理と材料技術を開拓した。主な研究対象は、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果と、その逆効果であるスピンペルチェ効果である。スピンゼーベック効果の系統的な測定により、ナノ構造化によるマグノン・フォノン伝搬の独立制御、及び磁気弾性結合を介した熱的スピン流生成を実現した。さらにロックインサーモグラフィ法に基づ...
【総合理工】応用物理学：スピン依存伝導 ／スピントロニクスを含む研究件
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御(26220711)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【研究代表者】小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)
【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...
【総合理工】応用物理学：スピン分極率 ／スピントロニクスを含む研究件
❏高スピン分極強磁性材料の探索とそのデバイス適合性の検討(22246091)
【研究テーマ】構造・機能材料
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】宝野 和博 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニット, フェロー (60229151)
【キーワード】磁性材料 / スピントロニクス / ハーフメタル / ホイスラー合金 / スピン分極率 (他7件)
【概要】高いスピン分極を示す強磁性材料の探索を点接触アンドレーフ反射法(PCAR)によるスピン分極率の直接測定により行った。Co2Fe(Z,Z')系ならびにCo2Mn(Z,Z')系４元系ホイスラー合金を中心に探索し、伝導電子分極率PPCAR>0.7 でスクリーニングされた材料で良質の薄膜を作製し、薄膜の熱処理に伴うB2, L21規則化とスピン分極率の相関を調査し、新材料のスピントロニ...
❏高機能スピン制御材料の創製(20360005)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】浅野 秀文 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50262853)
【キーワード】新機能材料 / ハーフメタル / スピントロニクス / 反強磁性体 / スピン分極率 (他6件)
【概要】本研究では、高スピン偏極特性、かつ低(ゼロ)磁気モーメント性を併せ持つ、高機能なスピン制御材料を創製、及び新規なデバイス機能を探求することを目的とした。 (1)ハーフメタルの低磁気モーメント化:Fe系ホイスラー合金Fe_2(Cr_<1-x>M_x)Si(M=Ti,V)系バルク試料の実験により、Fe系ホイスラー合金は、従来に比較して1/2以下の低磁気モーメント性を持ち、擾乱耐性に優れたハ...
【総合理工】応用物理学：熱流 ／スピントロニクスを含む研究件
❏メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御(26220711)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【研究代表者】小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)
【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...
❏温度勾配を利用した低電流磁壁移動制御技術の確立(22760015)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】林 将光 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニットスピントロニクスグループ, 主任研究員 (70517854)
【キーワード】スピントロニクス / 磁壁移動 / スピントルク / スピン流 / 磁性材料 (他7件)
【概要】本研究では、基板上の温度勾配や強磁性細線中に励起したスピン波を利用して、電流で駆動した磁壁の閾値電流密度を下げる基盤技術の構築を行った。ジュール加熱を利用して、基板上に温度勾配を形成する手法を確立した。強磁性細線中の伝播スピン波の評価を行い、表面モードの励起・検出に成功した。また、連続する2つのパルスを用い、スピン波の干渉を利用して伝搬スピン波の増幅に成功した。マイクロ波磁場を印加し、強磁性共鳴を...
【総合理工】応用物理学：放射光分光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏非磁性金属元素導入によるFe/MgOの磁気異方性とその電圧変調性能の向上(20K15158)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】坂本 祥哉 東京大学, 物性研究所, 助教 (50868114)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気異方性 / 磁気異方性制御 / 放射光分光 / 磁性体
【概要】本研究では、Fe/MgOをベースとした薄膜の磁気異方性とその電圧変調効率を、非磁性金属を導入することで向上させることを目的とした。まず、ベースとなるFe/MgOの界面における電子の振る舞いを放射光を用いた分光実験などにより調べ、Fe/MgOの磁気異方性の起源に関する新たな知見を得た。次に、FeにVやAlを導入ししホールや電子を導入することで、フェルミ面の位置や電子構造を変調し、VでFeにホールをド...
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性機能の創出(16H02100)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道結合 / 界面 / 放射光分光 / 第一原理計算
【概要】研究内容を一層充実させた基盤研究(S)に採択されたため、本研究課題は廃止となり、実質研究期間は２ヶ月となった。そのため、予備的な成果を得るにとどまったが、研究は基盤研究(S)に引き継がれている。２ヶ月間の主な成果としては、以下の通りである。 (1) 磁性金属/非磁性体界面におけるRashbaスピン軌道相互作用による垂直磁気異方性発現の可能性を検討した。現実に作製可能なAu(111)を利用した界面に...
【総合理工】応用物理学：マイクロマグネティックスシミュレーション ／スピントロニクスを含む研究件
❏電子線偏向の定点観測によるマイクロ秒磁気ダイナミクスの観測(18K14117)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】柴田 基洋 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40780151)
【キーワード】透過型電子顕微鏡 / 磁気ダイナミクス / マイクロマグネティックシミュレーション / 磁性体 / 電子線偏向 (他8件)
【概要】磁気構造のダイナミクスの分析方法として、走査透過型電子顕微鏡において電子プローブのスキャンをほぼ停止した状態で多分割環状検出器により電子線偏向の経時変化を観察する手法を提案し、実験と理論計算の両面から検証した。 マグネタイトナノ粒子について実験を行い、静電ポテンシャルが与える位相変化のシミュレーションと比較することで観測精度の見積もりを行ったほか、関連する磁気ダイナミクスの実験的観察、磁気ダイナミ...
❏熱力学的非平衡状態を用いたナノ構造強磁性体の作製とスピン相関デバイスへの応用(15710091)
【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 巨大磁気抵抗効果 / 磁界センサ / 不揮発メモリ / 静磁気相互作用 (他7件)
【概要】ナノ構造を有する強磁性多層膜ピラーの磁化反転特性を独自に開発した2段階ミリング法によるクロスコンタクト測定法を用いて詳しく調べた。また、磁性層間の静磁気的結合が多層膜ピラーの磁化過程に及ぼす影響を定量的に解析するため、マイクロマグネティクス計算結果からのエネルギー再構成を導入した新しい単磁区モデル計算を行った。さらに、強磁性層としてハーフメタル材料であるFe_3O_4を用いた多層膜ピラーを作成し、...
【総合理工】応用物理学：キャリア誘起磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体ナノスピントロニクス(14605001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性半導体 / スピン依存光物性 / スピン依存電気伝導 / キャリア誘起磁性 (他8件)
【概要】従来の半導体物性に「スピン」という新しい自由度をもたらす様々な材料や構造が作製されるようになり、スピン機能を利用したデバイス実現へ向けた多くの基礎研究が行われるなど、これまで半導体ではあまり意識されなかったスピンを積極的に利用しようという研究が、ここ数年急速に進展している。本企画調査は、「半導体ナノスピントロニクス」分野およびその関連分野の研究者を集め、半導体や磁性体と半導体の複合構造中のスピンが...
❏磁性体ドットを埋め込んだ半導体薄膜と光変調磁性(12450007)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2003
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性体・半導体複合構造 / 光磁化 / メタマグネット / 協同現象 (他17件)
【概要】申請者はGa-Fe-As化合物磁性体を内包したGaAs薄膜に光を照射すると室温で磁化率が可逆的に変化する現象「光誘起磁性」を見出したがその起源は全く未解明であった。本研究は、なぜGaAs-Fe系において「光誘起磁性」が発現するのかを4年間で追究し、半導体・磁性体融合(複合)系による機能性ナノ構造を世界に先駆けて呈示することを目的としている。また、GaN系複合薄膜についても検討した。 様々な堆積方法...
【総合理工】応用物理学：キュリー温度 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
❏ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究(15F15362)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / (In,Fe)As / (Ga1-x,Fex)Sb (他12件)
【概要】前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。 ...
【総合理工】応用物理学：磁化ダイナミクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏Si/Al界面のナノスケール傾斜制御と高効率スピン流生成に関する研究(22K20359)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2022-08-31 - 2024-03-31
【研究代表者】洞口 泰輔 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任助教 (10964744)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピントルク / 磁化ダイナミクス / スピン渦度結合
【概要】
❏温度勾配を利用した低電流磁壁移動制御技術の確立(22760015)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】林 将光 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニットスピントロニクスグループ, 主任研究員 (70517854)
【キーワード】スピントロニクス / 磁壁移動 / スピントルク / スピン流 / 磁性材料 (他7件)
【概要】本研究では、基板上の温度勾配や強磁性細線中に励起したスピン波を利用して、電流で駆動した磁壁の閾値電流密度を下げる基盤技術の構築を行った。ジュール加熱を利用して、基板上に温度勾配を形成する手法を確立した。強磁性細線中の伝播スピン波の評価を行い、表面モードの励起・検出に成功した。また、連続する2つのパルスを用い、スピン波の干渉を利用して伝搬スピン波の増幅に成功した。マイクロ波磁場を印加し、強磁性共鳴を...
【総合理工】応用物理学：磁界センサー ／スピントロニクスを含む研究件
❏ナノ磁性体超高感度磁気センサー(16H03850)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】鈴木 義茂 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50344437)
【キーワード】磁性体 / スピントロニクス / トンネル磁気抵抗素子 / 磁界センサー / センサーアレイ (他12件)
【概要】磁界センサーとしてナノサイズの磁性体を用いることによりセンサー内部の磁石の向きの乱れによるノイズの発生を抑え超高感度なセンサーを作ることを目的に研究を行った。その結果、センサーをナノサイズにすることにより携帯電話に使う電波の周波数帯ではノイズを理論値近くまで下げることができるが、医療への応用で重要になる音声周波数帯では磁性膜の縁の磁石の向きの乱れによるノイズが残ることを見出した。スキルミオンについ...
❏熱力学的非平衡状態を用いたナノ構造強磁性体の作製とスピン相関デバイスへの応用(15710091)
【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 巨大磁気抵抗効果 / 磁界センサ / 不揮発メモリ / 静磁気相互作用 (他7件)
【概要】ナノ構造を有する強磁性多層膜ピラーの磁化反転特性を独自に開発した2段階ミリング法によるクロスコンタクト測定法を用いて詳しく調べた。また、磁性層間の静磁気的結合が多層膜ピラーの磁化過程に及ぼす影響を定量的に解析するため、マイクロマグネティクス計算結果からのエネルギー再構成を導入した新しい単磁区モデル計算を行った。さらに、強磁性層としてハーフメタル材料であるFe_3O_4を用いた多層膜ピラーを作成し、...
【総合理工】応用物理学：(Ga,Fe)Sb ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
【総合理工】応用物理学：磁気抵抗効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏分子スピントロニクスデバイスにおける交流インピーダンス特性(24760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 交流インピーダンス / 磁性薄膜 / 有機分子 / 分子スピントロニクス (他8件)
【概要】近年、分子材料を用いた新たなスピントロニクス研究分野が大きな注目を集めている。本研究課題では、CoとNi75Fe25強磁性体電極間にtris(8-hydroxyquinolinato) aluminium (Alq3)有機分子を挟んだ分子スピントロニクスデバイスを作製し、その交流インピーダンス特性を調べることを目的とした。その結果、低温にて観測したスピン信号は、交流インピーダンス特性(Cole-C...
❏量子十字素子における巨大磁気抵抗効果に関する研究(21760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / ナノ接合 / 有機膜 / 強磁性体 (他11件)
【概要】本研究課題では、強磁性薄膜のエッジとエッジに有機分子を挟んだ強磁性薄膜/有機分子/強磁性薄膜量子十字素子を提案し、その表面・界面構造、電気伝導特性、並びに、磁気特性を調べることを目的とした。初めに、表面状態、磁化状態、及び、エッジ状態について詳細に調べた結果、Co/SiO_2が量子十字素子の電極材料として最も適していることがわかった。次に、本研究課題で構築した独自の成膜・研磨・エッチング技術を用い...
【総合理工】応用物理学：磁性体・半導体複合構造 ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体ナノスピントロニクス(14605001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2002
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性半導体 / スピン依存光物性 / スピン依存電気伝導 / キャリア誘起磁性 (他8件)
【概要】従来の半導体物性に「スピン」という新しい自由度をもたらす様々な材料や構造が作製されるようになり、スピン機能を利用したデバイス実現へ向けた多くの基礎研究が行われるなど、これまで半導体ではあまり意識されなかったスピンを積極的に利用しようという研究が、ここ数年急速に進展している。本企画調査は、「半導体ナノスピントロニクス」分野およびその関連分野の研究者を集め、半導体や磁性体と半導体の複合構造中のスピンが...
❏磁性体ドットを埋め込んだ半導体薄膜と光変調磁性(12450007)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2003
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性体・半導体複合構造 / 光磁化 / メタマグネット / 協同現象 (他17件)
【概要】申請者はGa-Fe-As化合物磁性体を内包したGaAs薄膜に光を照射すると室温で磁化率が可逆的に変化する現象「光誘起磁性」を見出したがその起源は全く未解明であった。本研究は、なぜGaAs-Fe系において「光誘起磁性」が発現するのかを4年間で追究し、半導体・磁性体融合(複合)系による機能性ナノ構造を世界に先駆けて呈示することを目的としている。また、GaN系複合薄膜についても検討した。 様々な堆積方法...
【総合理工】応用物理学：有機膜 ／スピントロニクスを含む研究件
❏分子スピントロニクスデバイスにおける交流インピーダンス特性(24760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 交流インピーダンス / 磁性薄膜 / 有機分子 / 分子スピントロニクス (他8件)
【概要】近年、分子材料を用いた新たなスピントロニクス研究分野が大きな注目を集めている。本研究課題では、CoとNi75Fe25強磁性体電極間にtris(8-hydroxyquinolinato) aluminium (Alq3)有機分子を挟んだ分子スピントロニクスデバイスを作製し、その交流インピーダンス特性を調べることを目的とした。その結果、低温にて観測したスピン信号は、交流インピーダンス特性(Cole-C...
❏量子十字素子における巨大磁気抵抗効果に関する研究(21760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / ナノ接合 / 有機膜 / 強磁性体 (他11件)
【概要】本研究課題では、強磁性薄膜のエッジとエッジに有機分子を挟んだ強磁性薄膜/有機分子/強磁性薄膜量子十字素子を提案し、その表面・界面構造、電気伝導特性、並びに、磁気特性を調べることを目的とした。初めに、表面状態、磁化状態、及び、エッジ状態について詳細に調べた結果、Co/SiO_2が量子十字素子の電極材料として最も適していることがわかった。次に、本研究課題で構築した独自の成膜・研磨・エッチング技術を用い...
【総合理工】応用物理学：(In,Fe)Sb ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
【総合理工】応用物理学：狭ギャップ ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
【総合理工】応用物理学：円偏光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏室温純粋円偏光スピン発光ダイオードの作製方法ならびに動作原理の確立(18H03878)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (60270922)
【キーワード】スピンフォトニクス / スピントロニクス / 円偏光発光ダイオード / 偏光 / 医療光学 (他14件)
【概要】スピン発光素子で純粋な円偏光が得られるという実験の再現と物理的機構解明に挑んだ。新しい素子化工程とパルス的スピン注入実験により、1平方センチメートルあたり100Aを超える領域で円偏光増大が開始されることを見出すとともに、これを越えると、素子の短絡化・発光強度劣化が開始されることを見出した。このことは局所発熱によるフォノン数増大が円偏光増大と素子特性変化に関わっている可能性を示唆している。すなわち、...
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
【総合理工】応用物理学：スキルミオン ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連(0)
【研究テーマ】2019
【研究種目】スキルミオン
【研究期間】磁気光学効果
【研究代表者】スピントロニクス
【キーワード】
【概要】
❏スキルミオニクス創成に向けた基盤技術と材料の開拓(20H00337)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2020-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオニクス / スピントロニクス / スキルミオン / 磁気デバイス / マイクロ波素子 (他6件)
【概要】
❏磁気スキルミオンによる新奇トポロジカル電荷ダイナミクスの探索(19K14653)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】岡村 嘉大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20804735)
【キーワード】スキルミオン / 磁気光学効果 / スピントロニクス
【概要】スキルミオンのベリー位相効果によって引き起こされる新奇な伝導電子ダイナミクスの解明・開拓を目指し、ひいては新奇光機能性や巨大光学応答の実証を目指した。具体的には、スキルミオン由来の(1)電流誘起磁化（エデルシュタイン効果）、(2)磁気光学ファラデー回転の観測を目指した。前者については再現性のあるデータがとれなかった一方で、後者に関しては、トポロジカルホール効果とよく対応した振る舞いの磁気光学効果が...
【総合理工】応用物理学：トポロジカル ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏トポロジカル磁気テクスチャの非平衡ダイナミクスと量子輸送現象の理論研究(17H02924)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】望月 維人 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80450419)
【キーワード】スキルミオン / スピントロニクス / トポロジカル磁気テクスチャ / 非平衡ダイナミクス / マイクロ波応答 (他15件)
【概要】トポロジカル磁気テクスチャである「磁気スキルミオン」が示す非平衡現象や量子輸送現象を理論的に多数明らかにした。特に、「マイクロ波によるスキルミオンの並進運動駆動」や「スキルミオンを使ったマイクロ波-直流電圧変換」、「駆動された強磁性磁壁中に発現する動的スキルミオン状磁気構造」など、物性物理やスピントロニクス分野における基礎物理と技術応用の両方の観点から重要な発見である。また、磁場や電場、円偏光マイ...
【総合理工】応用物理学：マグノニクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏ファンデルワールス界面およびそのヘテロ構造におけるマグノンーフォノン結合(21F21774)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2021-11-18 - 2024-03-31
【研究代表者】大谷 義近 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (60245610)
【キーワード】magnon-phonon coupling / spintronics / magnonics
【概要】Work commenced in December 2021. Since then, multiple new samples have been fabricated consisting of antiferromagnetic chromium trichloride (CrCl3) exfoliated flakes on top of lithium niobate (LiNbO3)...
❏積層反強磁性体を用いた非線形マグノ二クス(21H04648)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2021-04-05 - 2022-03-31
【研究代表者】水上 成美 東北大学, 材料科学高等研究所, 教授 (00339269)
【キーワード】スピントロニクス / マグノニクス / 非線形ダイナミクス / 反強磁性体
【概要】スピンの波の量子（マグノン）を応用する技術はマグノニクスと呼ばれ、その技術を用いた高エネルギー効率の情報処理回路の実現が期待されている。その実現には、マグノンの非線形ダイナミクスを利用したデバイスが必要である。本研究では、人工の積層反強磁性体に特有の非線形マグノンダイナミクスを様々な手法を用いて研究し、その学理を構築する。特に、特異なマグノン増幅現象について研究し、それを応用したマグノン増幅デバイ...
【総合理工】応用物理学：磁気トンネル接合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏結晶性分子薄膜におけるラジカルスピンダイナミクスの研究(15H05420)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】三輪 真嗣 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20609698)
【キーワード】フタロシアニン / 磁気トンネル接合 / スピントロニクス / スピンエレクトロニクス
【概要】これまでのスピントロニクス研究で用いられてきた微細加工されたナノ磁性体に代わるスピン媒体として、結晶性分子薄膜のラジカルスピンに着目した。得られた成果は主に次の2点である。1つめの成果は「分子を用いた高品質素子の作製研究」であり、フタロシアニン分子と単結晶Fe/MgO接合のハイブリッドデバイスの作製に成功した。2つめの成果は「分子スピンの電気的検出及び制御に関する研究」であり、Feフタロシアニン分...
❏エネルギー依存スピン分極率の人工的デザイン技術の開拓(26630123)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 分子線エピタキシー / 量子効果 / ヘテロ構造 / 量子井戸 (他9件)
【概要】強磁性量子へテロ構造の理想系と言える強磁性半導体を用いた系で基礎研究を進め、強磁性転移により量子効果が増強されることや量子効果により磁気異方性が変化することを初めて明らかにした。半導体Geやそれをベースとした強磁性半導体GeFe上に高品質なFe/MgO単結晶を成長できることを明らかにし、それらの系で世界で初めてトンネル磁気抵抗効果(TMR)を観測した。Fe量子井戸を有するFe/MgO/Fe/MgO...
【総合理工】応用物理学：表面弾性波 ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2020
【研究種目】単一スピン
【研究期間】量子ドット
【研究代表者】表面弾性波
【キーワード】スピントロニクス
【概要】本研究では、物体の静的な歪みとスピンの結合を利用したスピン流生成機構の理論的な解明を目指している。その前段階として、表面弾性波に伴う動的な格子歪みを利用したスピン起電力について解析を行った。 モデルとして、外部磁場が印加されている強磁性金属へ表面弾性波が注入されている場合を考える。この時、表面弾性波に伴う格子の回転変形（反対称歪み）と伝導電子スピンはスピン・渦度結合により結合することが知られている...
❏力学回転とスピンの相互変換(20H01865)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】前川 禎通 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973)
【キーワード】スピントロ二クス / 粘性流体 / スキルミオン / 表面弾性波 / スピントロニクス (他10件)
【概要】
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
【総合理工】応用物理学：スピントルク ／スピントロニクスを含む研究件
❏Si/Al界面のナノスケール傾斜制御と高効率スピン流生成に関する研究(22K20359)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2022-08-31 - 2024-03-31
【研究代表者】洞口 泰輔 慶應義塾大学, 理工学研究科(矢上), 特任助教 (10964744)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピントルク / 磁化ダイナミクス / スピン渦度結合
【概要】
❏高周波スピントロニクスの研究(23226001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2011-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】鈴木 義茂 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50344437)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気共鳴 / ダイオード / スピントルク / 磁気異方性
【概要】スピントロニクスの新原理に基づく高周波用の新素子を研究・開発した。その結果、100nm程度というナノサイズの磁石に通電することにより100 GHzに至る高周波発振出力や多数の素子の同期現象による100μWにいたる高出力が得られることを明らかにした。さらに、位相同期帰還回路(PLL)に本素子を組み込むことにより発振の線幅を測定限界以下とすることに成功した。また、この発振素子が高感度磁場センサーや磁気...
❏温度勾配を利用した低電流磁壁移動制御技術の確立(22760015)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】林 将光 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニットスピントロニクスグループ, 主任研究員 (70517854)
【キーワード】スピントロニクス / 磁壁移動 / スピントルク / スピン流 / 磁性材料 (他7件)
【概要】本研究では、基板上の温度勾配や強磁性細線中に励起したスピン波を利用して、電流で駆動した磁壁の閾値電流密度を下げる基盤技術の構築を行った。ジュール加熱を利用して、基板上に温度勾配を形成する手法を確立した。強磁性細線中の伝播スピン波の評価を行い、表面モードの励起・検出に成功した。また、連続する2つのパルスを用い、スピン波の干渉を利用して伝搬スピン波の増幅に成功した。マイクロ波磁場を印加し、強磁性共鳴を...
【総合理工】応用物理学：スピン物性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏多探針STMを用いた純スピン流プローブの開発(15K13358)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】保原 麗 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (30568176)
【キーワード】SPM / スピン物性 / スピントロニクス / スピン / プローブ (他9件)
【概要】電荷電流を伴わない純スピン流を任意の場所に注入できる純スピン注入プローブの開発を行った。プローブ先端からスピン拡散長以内の距離に強磁性体・常磁性体を作成し、界面に流す電流を回収することで試料にはスピン流のみを流すことが可能となった。また、このプローブを用いて逆スピンホール効果を測定することで純スピン注入の実証を行った。 ...
❏ＩｎＧａＡｓ系量子井戸におけるメゾスコピック・スピン輸送効果の検証(23360001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】古賀 貴亮 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)
【キーワード】スピントロニクス / メゾスコピック物理 / ラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / 半導体量子井戸 (他19件)
【概要】InP格子整合系InGaAs量子井戸に関して、ゼロ磁場スピン分離項を定量的明らかにした。これまで定量的な解明に至らなかったRashba項の存在を初めて明確に示すとともに、その大きさについても定量的な解明を行った。具体的には、極低温での磁気伝導度に見られる弱反局在効果の理論解析により、Rasha係数αと井戸内電場<Ez>の間の厳密な比例関係を示すことに初めて成功した。また、この系でのDr...
【総合理工】応用物理学：熱電能 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン軌道相互作用系におけるスピンネルンスト効果の理論と観測(22560004)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / ナノワイヤ / ネルンスト熱電能 / ビスマス (他13件)
【概要】固体物質中のキャリアにスピン軌道相互作用が働く場合、その物質に熱伝導を与えると、熱流に垂直にスピン流が現れるスピンネルンスト効果が起こる可能性がある。我々は、スピン軌道相互作用が働くナノスケールの物理系の電子状態を調べ、材料に熱伝導を与えたときの輸送現象に対する不純物の効果とフォノンドラッグ効果を理論的に考察した。また、ワイヤ径が数百nm程度のBi単結晶ナノワイヤを製作し、その電子物性を測定した。...
❏量子ネルンスト効果の理論と実験(17654073)
【研究テーマ】数理物理・物性基礎
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2005 - 2007
【研究代表者】白崎 良演 横浜国立大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (90251751)
【キーワード】ネルンスト効果 / 熱流磁気効果 / ビスマス / メゾスコピック系 / 量子ホール効果 (他14件)
【概要】我々は、2次元電子系がメゾスケールの大きさである場合、強磁場下で系のネルンスト係数に量子振動が見られる(量子ネルンスト効果)ことを平成17年度から平成18年度にかけて線形応答理論を用いた理論計算で示していた。平成18年度にフランスのグループ(Bhenia, et. al. ESPCI, Paris)から、ビスマス(Bi)単結晶のネルンスト係数およびエッチングスハウゼン係数の測定結果が発表され、ネル...
【総合理工】応用物理学：軌道磁気モーメント ／スピントロニクスを含む研究件
❏外場摂動印加時の磁気分光を用いた軌道磁気モーメントの操作に関する研究(15H03562)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / 軌道磁気モーメント / 界面 / Ｘ線磁気円二色性 (他9件)
【概要】薄膜界面における空間対称性の破れによる軌道磁気モーメントの増大を精密観測し、操作することを目的として研究を展開してきた。このために内殻励起磁気分光測定装置を改造し、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、CoとPdの界面での垂直磁気異方性の起源を明確にし、非磁性体Cuに誘起される垂直磁化の精密測定に成功した。さらに、電圧を印加した状態での磁気分光法を開発し、Niにおいて格子ひずみによ...
❏電圧印加時の電子分光による強磁性半導体のキャリア誘起磁性に関する研究(24686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / スピントロニクス / 界面 / 磁気円二色性 (他11件)
【概要】磁性不純物や界面が誘起する磁気相互作用の創出を目的として、外場による相互作用の操作を目指した研究を展開してきた。そのための内殻電子・磁気分光測定装置の立ち上げを行い、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、酸化物半導体の酸素欠陥を介した交換相互作用について、ドナー準位を介した交換相互作用を検討した。また、強磁性合金と酸化物MgOの界面での垂直磁気異方性を誘起する起源が、FeとOの化学...
【総合理工】応用物理学：磁気異方性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏非磁性金属元素導入によるFe/MgOの磁気異方性とその電圧変調性能の向上(20K15158)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】坂本 祥哉 東京大学, 物性研究所, 助教 (50868114)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気異方性 / 磁気異方性制御 / 放射光分光 / 磁性体
【概要】本研究では、Fe/MgOをベースとした薄膜の磁気異方性とその電圧変調効率を、非磁性金属を導入することで向上させることを目的とした。まず、ベースとなるFe/MgOの界面における電子の振る舞いを放射光を用いた分光実験などにより調べ、Fe/MgOの磁気異方性の起源に関する新たな知見を得た。次に、FeにVやAlを導入ししホールや電子を導入することで、フェルミ面の位置や電子構造を変調し、VでFeにホールをド...
❏電子軌道制御を利用した新しい超低消費電力磁化スイッチング(19K21960)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他11件)
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
【総合理工】応用物理学：磁気分光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏外場摂動印加時の磁気分光を用いた軌道磁気モーメントの操作に関する研究(15H03562)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / 軌道磁気モーメント / 界面 / Ｘ線磁気円二色性 (他9件)
【概要】薄膜界面における空間対称性の破れによる軌道磁気モーメントの増大を精密観測し、操作することを目的として研究を展開してきた。このために内殻励起磁気分光測定装置を改造し、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、CoとPdの界面での垂直磁気異方性の起源を明確にし、非磁性体Cuに誘起される垂直磁化の精密測定に成功した。さらに、電圧を印加した状態での磁気分光法を開発し、Niにおいて格子ひずみによ...
❏電圧印加時の電子分光による強磁性半導体のキャリア誘起磁性に関する研究(24686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / スピントロニクス / 界面 / 磁気円二色性 (他11件)
【概要】磁性不純物や界面が誘起する磁気相互作用の創出を目的として、外場による相互作用の操作を目指した研究を展開してきた。そのための内殻電子・磁気分光測定装置の立ち上げを行い、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、酸化物半導体の酸素欠陥を介した交換相互作用について、ドナー準位を介した交換相互作用を検討した。また、強磁性合金と酸化物MgOの界面での垂直磁気異方性を誘起する起源が、FeとOの化学...
【総合理工】応用物理学：磁性体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分26020:無機材料および物性関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】磁性
【研究期間】ナノシート
【研究代表者】磁性体
【キーワード】磁気物性
【概要】本研究では、Fe/MgOをベースとした薄膜の磁気異方性とその電圧変調効率を、非磁性金属を導入することで向上させることを目的とした。まず、ベースとなるFe/MgOの界面における電子の振る舞いを放射光を用いた分光実験などにより調べ、Fe/MgOの磁気異方性の起源に関する新たな知見を得た。次に、FeにVやAlを導入ししホールや電子を導入することで、フェルミ面の位置や電子構造を変調し、VでFeにホールをド...
❏電子線偏向の定点観測によるマイクロ秒磁気ダイナミクスの観測(18K14117)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】柴田 基洋 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40780151)
【キーワード】透過型電子顕微鏡 / 磁気ダイナミクス / マイクロマグネティックシミュレーション / 磁性体 / 電子線偏向 (他8件)
【概要】磁気構造のダイナミクスの分析方法として、走査透過型電子顕微鏡において電子プローブのスキャンをほぼ停止した状態で多分割環状検出器により電子線偏向の経時変化を観察する手法を提案し、実験と理論計算の両面から検証した。 マグネタイトナノ粒子について実験を行い、静電ポテンシャルが与える位相変化のシミュレーションと比較することで観測精度の見積もりを行ったほか、関連する磁気ダイナミクスの実験的観察、磁気ダイナミ...
❏無機ナノシートの光磁気物性の開拓とスピントロニクスへの展開(18K04710)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】山本 崇史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (40532908)
【キーワード】磁性 / ナノシート / 磁性体 / 磁気物性 / 光化学反応 (他8件)
【概要】本研究課題では、次世代を担うスピントロニクスデバイスの開発を目指し、磁性を示す層状化合物、ならびにそれらを単層剥離させた磁性ナノシートを創出した。 磁性イオンを含む層状複水酸化物 (LDH) に関し、(i) 異種LDHの複合化によって負の次期交換相互作用が発現すること、(ii) 半導体ナノシートとの複合化によって磁気物性を光変調できること、を見いだした。 磁性イオンを含む遷移金属トリカルコゲナイド...
【総合理工】応用物理学：表面・界面 ／スピントロニクスを含む研究件
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性デバイスの創製(16H06332)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 副拠点長 (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / スピン軌道相互作用 (他9件)
【概要】界面原子層成長制御、磁気分光、第一原理計算を結集することにより、界面スピン軌道結合を微視的に解明し、その学術基盤の構築とデバイス応用を狙った。まず、教科書の記述の更新につながる成果としては、界面磁気異方性の微視的理解であり、物質系ごとに軌道磁気モーメントの異方性と軌道四極子それぞれの役割を直感的理解とともに明らかにした。界面原子層成長制御が一層の進歩を遂げ、室温の世界記録となる異方性トンネル磁気抵...
❏スピン偏極走査ポテンショメトリ装置の開発と微細加工した表面ラシュバ系のスピン伝導(23686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】平原 徹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30451818)
【キーワード】表面 / スピントロニクス / 物性実験 / 表面・界面 / ナノスケール電気伝導測定技術 (他7件)
【概要】本研究の目的は微小領域の電位分布測定が可能な走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定を行い、表面ラシュバ系の電荷・スピン伝導を検出することであった。そのために超高真空、低温、強磁場下で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を建設した。そしてSTP測定用の回路をこのSTM装置に組み込み、電流印加時の表面形状測定と局所電位測定が同時に行えることを実証した。具体的にはSi(111)表面上に作成できるBi...
【総合理工】応用物理学：ラシュバ効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン分解光電子分光による運動量空間スピンテクスチャーマッピング(26287071)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】相馬 清吾 東北大学, スピントロニクス学術連携研究教育センター, 准教授 (20431489)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / スピン分解光電子分光 / スピントロニクス / 表面・界面物性 / 光電子分光 (他8件)
【概要】固体中で動く電子は、スピン軌道相互作用や結晶の対称性により様々な方向に向くスピンを持つ。本研究ではスピンと運動量の関係が重要な影響を持つ高機能物質の電子状態を解明するために、スピン分解ARPES装置の改造と、これを用いた電子構造研究を行った。その結果、ワイル半金属の表面フェルミアーク、希薄磁性半導体GaMnAsのAsホールバンド、重金属薄膜の１次元エッジ状態、線ノード半金属の表面状態などの電子状態...
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏ＩｎＧａＡｓ系量子井戸におけるメゾスコピック・スピン輸送効果の検証(23360001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】古賀 貴亮 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)
【キーワード】スピントロニクス / メゾスコピック物理 / ラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / 半導体量子井戸 (他19件)
【概要】InP格子整合系InGaAs量子井戸に関して、ゼロ磁場スピン分離項を定量的明らかにした。これまで定量的な解明に至らなかったRashba項の存在を初めて明確に示すとともに、その大きさについても定量的な解明を行った。具体的には、極低温での磁気伝導度に見られる弱反局在効果の理論解析により、Rasha係数αと井戸内電場<Ez>の間の厳密な比例関係を示すことに初めて成功した。また、この系でのDr...
【工学】材料工学：磁気円二色性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏外場摂動印加時の磁気分光を用いた軌道磁気モーメントの操作に関する研究(15H03562)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / 軌道磁気モーメント / 界面 / Ｘ線磁気円二色性 (他9件)
【概要】薄膜界面における空間対称性の破れによる軌道磁気モーメントの増大を精密観測し、操作することを目的として研究を展開してきた。このために内殻励起磁気分光測定装置を改造し、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、CoとPdの界面での垂直磁気異方性の起源を明確にし、非磁性体Cuに誘起される垂直磁化の精密測定に成功した。さらに、電圧を印加した状態での磁気分光法を開発し、Niにおいて格子ひずみによ...
❏電圧印加時の電子分光による強磁性半導体のキャリア誘起磁性に関する研究(24686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / スピントロニクス / 界面 / 磁気円二色性 (他11件)
【概要】磁性不純物や界面が誘起する磁気相互作用の創出を目的として、外場による相互作用の操作を目指した研究を展開してきた。そのための内殻電子・磁気分光測定装置の立ち上げを行い、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、酸化物半導体の酸素欠陥を介した交換相互作用について、ドナー準位を介した交換相互作用を検討した。また、強磁性合金と酸化物MgOの界面での垂直磁気異方性を誘起する起源が、FeとOの化学...
【工学】材料工学：電子分光 ／スピントロニクスを含む研究件
❏外場摂動印加時の磁気分光を用いた軌道磁気モーメントの操作に関する研究(15H03562)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / 軌道磁気モーメント / 界面 / Ｘ線磁気円二色性 (他9件)
【概要】薄膜界面における空間対称性の破れによる軌道磁気モーメントの増大を精密観測し、操作することを目的として研究を展開してきた。このために内殻励起磁気分光測定装置を改造し、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、CoとPdの界面での垂直磁気異方性の起源を明確にし、非磁性体Cuに誘起される垂直磁化の精密測定に成功した。さらに、電圧を印加した状態での磁気分光法を開発し、Niにおいて格子ひずみによ...
❏電圧印加時の電子分光による強磁性半導体のキャリア誘起磁性に関する研究(24686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / スピントロニクス / 界面 / 磁気円二色性 (他11件)
【概要】磁性不純物や界面が誘起する磁気相互作用の創出を目的として、外場による相互作用の操作を目指した研究を展開してきた。そのための内殻電子・磁気分光測定装置の立ち上げを行い、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、酸化物半導体の酸素欠陥を介した交換相互作用について、ドナー準位を介した交換相互作用を検討した。また、強磁性合金と酸化物MgOの界面での垂直磁気異方性を誘起する起源が、FeとOの化学...
【工学】電気電子工学：スピン軌道トルク ／スピントロニクスを含む研究件
❏将来のスピンデバイス応用のための強磁性単層薄膜におけるスピン軌道トルクの制御(20F20366)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2020-11-13 - 2023-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / スピン軌道トルク / 磁化反転 / 強磁性半導体 / 垂直磁化 (他8件)
【概要】本研究では、エピタキシャル成長により垂直磁気異方性をもつ単一の強磁性半導体GaMnAs薄膜をInGaAs/GaAs 基板上に形成し、垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜に電流を流すことにより、スピン軌道トルク(SOT)によるきわめて高効率の磁化反転に成功した。さらにこれは単一の磁性層でありながらGaMnAs中のDresselhaus型スピン軌道相互作用により電流がスピン流に変換され、スピン軌道トル...
❏金属酸化物スピン軌道エレクトロニクス(19H00864)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】安藤 和也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (30579610)
【キーワード】スピン流 / スピン軌道トルク / スピントロニクス
【概要】スピン軌道相互作用によるスピン流生成は、スピン軌道トルクによる磁化制御をはじめとする多彩な物性・機能を生み出し、近年のスピントロニクスの基盤となっている。本研究では、スピントロニクス素子の酸化レベル制御を中心とした独自のアプローチにより、界面・バルクスピン軌道相互作用に起因するスピン流・スピン分極生成とスピン軌道トルク物性を開拓した。これにより、界面・バルクスピン軌道トルクの制御手法が明らかとなっ...
【工学】電気電子工学：遷移金属カルコゲナイド ／スピントロニクスを含む研究件
❏遷移金属カルコゲナイド二次元層状多結晶の強磁性とその応用(21K14193)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】宗田 伊理也 東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)
【キーワード】2次元層状物質 / スピントロ二クス / スピントロニクス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体
【概要】MoS2薄膜の(1)磁化測定と(2)磁気抵抗測定の二つの研究テーマを学部学生と協力して平行して実施した。(1) MoS2薄膜の磁化特性の測定については、研究開始当初からの懸念事項として、基板の反磁性の影響が大きく、適切な磁化測定が阻害される問題があった。これは、基板の厚さがコンマ数ミリであるのに対し、MoS2薄膜は数nm程度と桁違いに薄いためである。まず、これに対する対策を講じた。方法は、通常用い...
❏二次元層状物質を用いたドーピングフリー強磁性半導体の開発(18K13785)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗田 伊理也 東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)
【キーワード】スピントロニクス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体 / 強磁性半導体 / バレートロニクス
【概要】強磁性半導体は磁性不純物をドーピングすることで半導体を強磁性にしている。キュリー温度を上げるためには、磁性不純物濃度を増大させる必要があるが、一方で電子移動度の低下をまねいてしまう。遷移金属カルコゲナイドMoS2は、シリコンを超える次世代半導体としての期待があり、多結晶グレイン境界や格子欠陥を含むと強磁性を示すことが知られており、ドーピングフリー強磁性半導体として期待ができる。本研究では、まずスパ...
【工学】電気電子工学：希薄磁性半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏超伝導スピントロニクス(25247051)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導トランジスタ / 希薄磁性半導体 / 超伝導近接効果 / スピン３重項超伝導 (他17件)
【概要】近接効果により２次元電子系内に生じた超伝導電流を，スピンホール効果によってスイッチすることに成功した．また，このような超伝導接合が，トラップ磁束によって0接合からπ接合へと変化する現象を見出した．希薄磁性半導体(In,Fe)Asを近接効果で超電導状態にし，これがスピン３重項超伝導である可能性が高いことを見出した． スピン軌道相互作用が強い系の量子点接合で強いスピン偏極が起こることを検証し，特に単伝...
❏遷移金属を添加した酸化物の磁性スイッチング素子の開発(18750179)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】片山 正士 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 研究員 (90419268)
【キーワード】ニ酸化チタン / 電界効果 / トランジスタ / 二酸化チタン / 希薄磁性半導体 (他6件)
【概要】本研究では遷移金属添加酸化物の磁性デバイス開発として、遷移金属添加二酸化チタンを対象とし ・電界効果を用いたクリーン・連続的・可逆的な磁性制御を目的としている。 具体的な課題としては1高品質二酸化チタン薄膜の作製2ボトムゲート型電界効果デバイスの作製の2点を挙げることができる。 LaAlO_3単結晶(001)面上に二酸化チタン薄膜を成長させる際に酸素分圧を断続的に変化させることによって、高結晶性か...
【工学】電気電子工学：キャリア誘起強磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
❏鉄系キャリア誘起強磁性半導体材料と次世代スピンデバイスの創製(24686040)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】PHAN Namhai (PHAM NAM HAI / PHAM NAM・HAI) 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50571717)
【キーワード】強磁性半導体 / 量子効果 / スピントロ二クス / キャリア誘起強磁性 / スピントランジスタ (他6件)
【概要】本研究では半導体スピンデバイスの応用に向けて、鉄系キャリア誘起強磁性半導体材料とそれを用いた次世代スピンデバイスの基盤技術を確立することを目標として、研究開発を行った。その結果、次の主な成果が得られた。（１）世界初ｎ型電子誘起強磁性半導体(In,Fe)Asの作製に成功した。 (2)(In,Fe)As量子井戸における量子サイズ効果の観測および波動関数制御による強磁性変調の世界初の実証に成功した。 (...
【工学】電気電子工学：逆磁歪効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ピエゾエレクトロニック・スピンデバイスの開発とその超低電圧超低電力メモリの開発(18K18853)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
【キーワード】スピントロニクス / ピエゾエレクトリック磁気抵抗素子 / 圧電体 / 不揮発性メモリ / MRAM (他9件)
【概要】ピエゾエレクトロニック磁気抵抗素子の記録層材料として垂直磁気方位製を有したアモルファスSmFe2層を実現し，その磁気異方性の起源を放射光測定で明らかにした．さらにピエゾエレクトリック磁気抵抗素子の磁気抵抗素子部分として，SmFe2を記録層に含む磁気抵抗素子の試作を行い，トンネル伝導による非線形電気伝導特性を確認したが，室温において磁気抵抗変化は観測できなかった．また，圧力印加構造の動作実験として，...
❏圧電素子と磁気抵抗変化素子の融合による超低消費電力磁化反転技術の創出(26870192)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20708482)
【キーワード】逆磁歪効果 / 磁気抵抗変化素子 / スピントランスファートルク / ＭＲＡＭ / スピン注入磁化反転 (他10件)
【概要】次世代の不揮発性メモリ素子として有望な磁気抵抗変化素子に磁歪効果が大きなフリー層を導入し，さらに圧電体を融合した集積化可能なデバイスを提案し，シミュレーションにより磁化反転電流を従来の10分の1，その際の消費エネルギーを400分の1に低減できることを示した．さらに，磁歪効果が大きなSmFe2薄膜をスパッタ法により作製し，薄膜において-100ppm程度の逆磁歪効果が得られることを明らかにした． ...
【工学】電気電子工学：強磁性転移温度 ／スピントロニクスを含む研究件
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究(15F15362)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / (In,Fe)As / (Ga1-x,Fex)Sb (他12件)
【概要】前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。 ...
【工学】電気電子工学：(In,Fe)As ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
❏ＦｅベースＩＩＩ－Ｖ族強磁性半導体によるスピントロニクス材料とデバイスの研究(15F15362)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2015-11-09 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ半導体 / (In,Fe)As / (Ga1-x,Fex)Sb (他12件)
【概要】前年度に続き、次世代電子材料として期待される新しい強磁性半導体とデバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の科学的課題を豊富に与えるとともに次世代スピントロニクス・デバイスを担う材料として期待されている。このような強磁性半導体を含むヘテロ構造およびヘテロ構造の物質設計と作製を行った。 ...
【工学】電気電子工学：InGaMnAs ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体をベースとした磁気光学結晶とその応用(14205003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2002 - 2005
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】半導体磁気光学結晶 / スピン / 磁気光学効果 / MnAs / GaMnAs (他15件)
【概要】これまで行ってきた1)GaAs : MnAsナノクラスター構造を含む半導体ベース多層膜磁気光学結晶、2)3元および4元混晶のIII-V磁性半導体とヘテロ構造、3)Mn-デルタドープGaAs層を含むヘテロ構造の作製、物性機能の探索と最適化についての研究を引続き行い、基礎的な物性探索と機能設計の知見をまとめ、これに基づくいくつかのデバイス提案と試作を行い将来の方向性を示した。主な研究成果は下記の通りで...
❏半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究(14655115)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs (他18件)
【概要】非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>As...
【工学】電気電子工学：不揮発メモリ ／スピントロニクスを含む研究件
❏室温で不揮発動作可能な反強磁性/絶縁体-強磁性/金属スイッチング素子の開発(16K14377)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】片瀬 貴義 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90648388)
【キーワード】薄膜トランジスタ / 酸化・還元 / 電気化学 / 不揮発メモリ / 酸化物磁性体 (他10件)
【概要】室温で電気と磁気の信号を同時に不揮発制御可能な新機能スイッチング素子の開発を目的とし、含水多孔質ガラスをゲート絶縁体とする薄膜トランジスタ（TFT)構造を利用して、ペロブスカイト酸化物の酸素濃度を自在変調する薄膜固体デバイスの創製に挑戦した。SrCoOxを活性層に適用し、室温・大気中でゲート電圧を印加することで、反強磁性/絶縁体SrCoO2.5と強磁性/金属SrCoO3の不揮発な可逆制御に成功した...
❏熱力学的非平衡状態を用いたナノ構造強磁性体の作製とスピン相関デバイスへの応用(15710091)
【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 巨大磁気抵抗効果 / 磁界センサ / 不揮発メモリ / 静磁気相互作用 (他7件)
【概要】ナノ構造を有する強磁性多層膜ピラーの磁化反転特性を独自に開発した2段階ミリング法によるクロスコンタクト測定法を用いて詳しく調べた。また、磁性層間の静磁気的結合が多層膜ピラーの磁化過程に及ぼす影響を定量的に解析するため、マイクロマグネティクス計算結果からのエネルギー再構成を導入した新しい単磁区モデル計算を行った。さらに、強磁性層としてハーフメタル材料であるFe_3O_4を用いた多層膜ピラーを作成し、...
❏テラビット級高速磁性不揮発メモリの開発(15360192)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】松山 公秀 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80165919)
【キーワード】スピントロニクス / 不揮発性メモリ / 書き換え可能論理動作回路 / 磁性ランダムアクセスメモリ / 不揮発メモリ
【概要】記録情報の安定保持を担う記録層と低磁界での磁化反転を担う駆動層を、複数の磁性層により構成し、これらを磁気的に結合した機能分担型磁性不揮発メモリについて、材料探索、評価素子試作、動作実験、機能動作解析等の研究を総合的に行い、テラビット級高速磁性不揮発メモリの実現に資する以下の成果を得た。 1)記録層と駆動層の結合機構として、パターン端部磁極間静磁気結合と界面交換結合を利用する2方式についてシミュレー...
【工学】電気電子工学：ショットキー接合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
❏ダイヤモンド半導体/強磁性体ハイブリッド構造による新規スピンデバイスの創製(22760250)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)
【キーワード】量子デバイス・スピンデバイス / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 / 強磁性 / スピン注入 (他11件)
【概要】本研究では、ダイヤモンド半導体と強磁性体を融合する事により、新規スピンデバイスを作製する事を目的とした。その結果、以下の3つの重要な成果を得た。 (1)ダイヤモンド上で強磁性ホイスラーハーフメタル(Co_2MnSi)がエピタキシャル成長する事を初めて見出した。(2)ダイヤモンド半導体を用いた強磁性ショットキー接合を作製し、障壁高さが強磁性体の仕事関数の選択により制御可能である事を示した。(3)強磁...
【工学】電気電子工学：MnAs ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体をベースとした磁気光学結晶とその応用(14205003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2002 - 2005
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】半導体磁気光学結晶 / スピン / 磁気光学効果 / MnAs / GaMnAs (他15件)
【概要】これまで行ってきた1)GaAs : MnAsナノクラスター構造を含む半導体ベース多層膜磁気光学結晶、2)3元および4元混晶のIII-V磁性半導体とヘテロ構造、3)Mn-デルタドープGaAs層を含むヘテロ構造の作製、物性機能の探索と最適化についての研究を引続き行い、基礎的な物性探索と機能設計の知見をまとめ、これに基づくいくつかのデバイス提案と試作を行い将来の方向性を示した。主な研究成果は下記の通りで...
❏半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究(14655115)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs (他18件)
【概要】非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>As...
【工学】電気電子工学：MRAM ／スピントロニクスを含む研究件
❏ピエゾエレクトロニック・スピンデバイスの開発とその超低電圧超低電力メモリの開発(18K18853)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
【キーワード】スピントロニクス / ピエゾエレクトリック磁気抵抗素子 / 圧電体 / 不揮発性メモリ / MRAM (他9件)
【概要】ピエゾエレクトロニック磁気抵抗素子の記録層材料として垂直磁気方位製を有したアモルファスSmFe2層を実現し，その磁気異方性の起源を放射光測定で明らかにした．さらにピエゾエレクトリック磁気抵抗素子の磁気抵抗素子部分として，SmFe2を記録層に含む磁気抵抗素子の試作を行い，トンネル伝導による非線形電気伝導特性を確認したが，室温において磁気抵抗変化は観測できなかった．また，圧力印加構造の動作実験として，...
❏圧電素子と磁気抵抗変化素子の融合による超低消費電力磁化反転技術の創出(26870192)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20708482)
【キーワード】逆磁歪効果 / 磁気抵抗変化素子 / スピントランスファートルク / ＭＲＡＭ / スピン注入磁化反転 (他10件)
【概要】次世代の不揮発性メモリ素子として有望な磁気抵抗変化素子に磁歪効果が大きなフリー層を導入し，さらに圧電体を融合した集積化可能なデバイスを提案し，シミュレーションにより磁化反転電流を従来の10分の1，その際の消費エネルギーを400分の1に低減できることを示した．さらに，磁歪効果が大きなSmFe2薄膜をスパッタ法により作製し，薄膜において-100ppm程度の逆磁歪効果が得られることを明らかにした． ...
【工学】電気電子工学：スピンエレクトロニクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現(17H06200)
【研究テーマ】物性物理およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】竹谷 純一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20371289)
【キーワード】有機半導体 / 単結晶 / メカノエレクトロニクス / 分子振動 / スピントロニクス (他13件)
【概要】本研究課題実践により半導体における電子電荷・スピン輸送において大きく理解が進展し、特に無機半導体で用いられている電子輸送の標準理論に柔らかいフォノンの効果を取り入れることが重要であることを世界に先駆けて報告した。さらに、室温での電界効果特性測定、磁場中及び低温での電子物性計測・電子スピン共鳴実験等によってスピン輸送の実験的研究をおこない、有機半導体が高い移動度と1ミリ秒以上の長いスピン緩和時間とを...
❏ナノ磁性体超高感度磁気センサー(16H03850)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31
【研究代表者】鈴木 義茂 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (50344437)
【キーワード】磁性体 / スピントロニクス / トンネル磁気抵抗素子 / 磁界センサー / センサーアレイ (他12件)
【概要】磁界センサーとしてナノサイズの磁性体を用いることによりセンサー内部の磁石の向きの乱れによるノイズの発生を抑え超高感度なセンサーを作ることを目的に研究を行った。その結果、センサーをナノサイズにすることにより携帯電話に使う電波の周波数帯ではノイズを理論値近くまで下げることができるが、医療への応用で重要になる音声周波数帯では磁性膜の縁の磁石の向きの乱れによるノイズが残ることを見出した。スキルミオンについ...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
【工学】電気電子工学：スピンダイナミクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏静的歪み構造を利用したスピン流生成機構の微視的解析(21K20356)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2021-08-30 - 2023-03-31
【研究代表者】船戸 匠 慶應義塾大学, グローバルリサーチインスティテュート(矢上), 特任助教 (10908700)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / スピン起電力 / 表面弾性波 / スピン流 (他6件)
【概要】本研究では、物体の静的な歪みとスピンの結合を利用したスピン流生成機構の理論的な解明を目指している。その前段階として、表面弾性波に伴う動的な格子歪みを利用したスピン起電力について解析を行った。 モデルとして、外部磁場が印加されている強磁性金属へ表面弾性波が注入されている場合を考える。この時、表面弾性波に伴う格子の回転変形（反対称歪み）と伝導電子スピンはスピン・渦度結合により結合することが知られている...
❏スピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入技術の開発(19K23588)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【研究代表者】山野井 一人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 (他10件)
【概要】本研究では、巨視的な回転運動と電子スピンの結合であるスピン渦度結合を反強磁性を示すDyに適用することで、Dyを用いた非熱的スピン流生成技術の実現を目指した。 まずはDyの薄膜化を目指して、スパッタ成膜の最適条件を探索し、高品質なDy薄膜を実現した。更にDy薄膜を用いたスピン注入実験から、反強磁性状態にてスピンポンピング効率の強い抑制効果の観測に成功した。上述の実験に成功した一方で、スピン渦度結合の...
❏軟X線共鳴カー効果による希薄磁性物質のスピンダイナミクス研究(26400328)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】松田 巌 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00343103)
【キーワード】磁気光学効果 / 軟X線 / 自由電子レーザー / 磁性体 / スピンダイナミクス (他13件)
【概要】物質の磁性情報を取得できる磁気光学カー効果(MOKE)について、プローブ光の波長を吸収端に合わせるとカー回転角が通常の可視光測定に比べて何10倍も大きくなることを我々は発見した(共鳴磁気光学カー効果, 共鳴MOKE)。この方法は元素選択性や大きな磁性信号、そして超高速時間分解測定の可能性が高いことから、本研究では分析法としての技術開発を行った。その結果、自由電子レーザーなどの次世代超短パルス軟X線...
【工学】電気電子工学：フォノン ／スピントロニクスを含む研究件
❏核スピン-機械振動コヒーレント結合科学の開拓(20H02599)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】吉川 貴史 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60828846)
【キーワード】スピントロニクス / 核スピン / 機械振動 / フォノン / スピンゼーベック効果
【概要】本研究では、機械振動子などのマクロな力学運動からスピン励起・スピン流生成をしたり、逆にスピン励起・スピン流から力学運動を生み出す未開拓の現象群の開拓を行う。さらに、微小振動子の共振周波数に迫る低周波特性をもつ核スピンも取り入れた新しい学術の端緒を見出す。 本年度は、電子スピン系のスピン流を入力として機械振動を引き起こす新しい現象「スピン流体積効果」の実証に成功した（Nature Communica...
❏スピンフォノニクスの創生(15H02012)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果 / スピンペルチェ効果 / マグノン (他13件)
【概要】スピントロニクスとフォノニクスの融合により、熱スピン変換の高性能化・自在制御に資する物理と材料技術を開拓した。主な研究対象は、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果と、その逆効果であるスピンペルチェ効果である。スピンゼーベック効果の系統的な測定により、ナノ構造化によるマグノン・フォノン伝搬の独立制御、及び磁気弾性結合を介した熱的スピン流生成を実現した。さらにロックインサーモグラフィ法に基づ...
【工学】電気電子工学：スピンデバイス ／スピントロニクスを含む研究件
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
❏拡散/ドリフト領域におけるHanle効果を用いたスピン注入・伝導の評価(26630153)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】菅原 聡 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40282842)
【キーワード】スピントロニクス / スピン注入 / スピントランジスタ / スピン伝導 / シリコン (他9件)
【概要】本研究課題では，Siスピンデバイスの基盤技術を確立することを最終的な目的として，Siチャネルへのスピン注入技術と，MOS反転層チャネル内のスピンダイナミクスを評価できるデバイス技術を開発した． まず，種々のトンネル障壁を有するスピン注入源を用いて，Siへのスピン注入を詳細に検証して，Siチャネルへ直接スピン注入可能なスピン注入源に必要な要件を明らかにした．次いで，MOS反転層における実効移動度のユ...
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
【工学】電気電子工学：スピントランジスタ ／スピントロニクスを含む研究件
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現(17H06200)
【研究テーマ】物性物理およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】竹谷 純一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20371289)
【キーワード】有機半導体 / 単結晶 / メカノエレクトロニクス / 分子振動 / スピントロニクス (他13件)
【概要】本研究課題実践により半導体における電子電荷・スピン輸送において大きく理解が進展し、特に無機半導体で用いられている電子輸送の標準理論に柔らかいフォノンの効果を取り入れることが重要であることを世界に先駆けて報告した。さらに、室温での電界効果特性測定、磁場中及び低温での電子物性計測・電子スピン共鳴実験等によってスピン輸送の実験的研究をおこない、有機半導体が高い移動度と1ミリ秒以上の長いスピン緩和時間とを...
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
【工学】電気電子工学：スピンポンピング ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
【工学】電気電子工学：スピン注入 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン渦度結合を用いた反強磁性スピン注入技術の開発(19K23588)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2019-08-30 - 2021-03-31
【研究代表者】山野井 一人 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 助教 (20847777)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / ジスプロシウム / スピン注入 / 反強磁性体 (他10件)
【概要】本研究では、巨視的な回転運動と電子スピンの結合であるスピン渦度結合を反強磁性を示すDyに適用することで、Dyを用いた非熱的スピン流生成技術の実現を目指した。 まずはDyの薄膜化を目指して、スパッタ成膜の最適条件を探索し、高品質なDy薄膜を実現した。更にDy薄膜を用いたスピン注入実験から、反強磁性状態にてスピンポンピング効率の強い抑制効果の観測に成功した。上述の実験に成功した一方で、スピン渦度結合の...
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
❏超伝導ボルテックスへのスピン注入による新しい長距離伝搬スピン流の実現(26610091)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (10633969)
【キーワード】超伝導 / ボルテックス / スピン流 / スピントロニクス / 量子渦 (他7件)
【概要】第二種超伝導体においては、外部磁場が内部を貫通し局所的に超伝導状態を壊すことでその周りを超伝導電流が渦のように流れる超伝導ボルテックスが生じる。本研究では、超伝導ボルテックスの流れによるスピン流の創成を目指して研究を行った。試料としてｓ波超伝導体やｄ波超伝導体の薄膜と強磁性絶縁体薄膜の超伝導｜強磁性二層膜を作製し、温度勾配やマイクロ波照射による超伝導体へのスピン流注入実験を行った。超伝導体内に注入...
【工学】電気電子工学：スピン注入磁化反転 ／スピントロニクスを含む研究件
❏圧電素子と磁気抵抗変化素子の融合による超低消費電力磁化反転技術の創出(26870192)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20708482)
【キーワード】逆磁歪効果 / 磁気抵抗変化素子 / スピントランスファートルク / ＭＲＡＭ / スピン注入磁化反転 (他10件)
【概要】次世代の不揮発性メモリ素子として有望な磁気抵抗変化素子に磁歪効果が大きなフリー層を導入し，さらに圧電体を融合した集積化可能なデバイスを提案し，シミュレーションにより磁化反転電流を従来の10分の1，その際の消費エネルギーを400分の1に低減できることを示した．さらに，磁歪効果が大きなSmFe2薄膜をスパッタ法により作製し，薄膜において-100ppm程度の逆磁歪効果が得られることを明らかにした． ...
❏スピン電流注入磁化反転における熱アシスト効果の検証とMRAM記憶セルへの応用(17760282)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助教授 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 不揮発性メモリ / スピン注入磁化反転 / 磁性ランダムアクセスメモリ / 熱アシスト磁化反転
【概要】本年度は、熱アシスト効果を用いたMRAM書き込み方式の高速化を検討するため、高出力パルスYAGレーザを用いた記憶セルの高速加熱、及び熱拡散過程における磁化復元特性を詳しく調べた。記憶セルには、比較的強磁性秩序温度が低く垂直磁化特性を有するアモルフアスTbFe膜を用いた。従来のMRAMでは、基板内配線へのパルス電流印加により書込み磁界を発生させるが、配線のインダクタンス、および浮遊キャパシタにより、...
【工学】電気電子工学：スピン波 ／スピントロニクスを含む研究件
❏位相干渉を用いた多入力スピン波電子融合回路チップの開発(20H02593)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2025-03-31
【研究代表者】後藤 太一 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (00721507)
【キーワード】スピン波 / スピントロニクス / 集積回路 / 磁性ガーネット / 磁性絶縁体
【概要】
❏スピン波熱移送の制御と冷却効果の観測(26286041)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】AN TOSHU (安東秀 / AN TOSHU(安東秀)) 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70500031)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / 熱工学 / 排熱利用 / エネルギー効率 / 磁性 (他11件)
【概要】先ず、スピン波熱移送効果の原理の解明に取り組み、イットリウム鉄ガーネット(YIG)磁性体試料において励起スピン波の周波数依存性を観測した。励起スピン波において、低周波数では試料端でのスピン波熱移送効果が観測されるが、高周波数ではより試料内側に効果がシフトして観測されることを明らかにした。続いてスピンホール効果によるスピン波熱移送効果の制御を試みた。YIG試料上に製膜されたプラチナ薄膜やタングステン...
【工学】電気電子工学：スピン流 ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分13:物性物理学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2021
【研究種目】物性物理
【研究期間】スピントロニクス
【研究代表者】低温物性
【キーワード】量子流体固体
【概要】
❏静的歪み構造を利用したスピン流生成機構の微視的解析(21K20356)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2021-08-30 - 2023-03-31
【研究代表者】船戸 匠 慶應義塾大学, グローバルリサーチインスティテュート(矢上), 特任助教 (10908700)
【キーワード】スピントロニクス / スピンダイナミクス / スピン起電力 / 表面弾性波 / スピン流 (他6件)
【概要】本研究では、物体の静的な歪みとスピンの結合を利用したスピン流生成機構の理論的な解明を目指している。その前段階として、表面弾性波に伴う動的な格子歪みを利用したスピン起電力について解析を行った。 モデルとして、外部磁場が印加されている強磁性金属へ表面弾性波が注入されている場合を考える。この時、表面弾性波に伴う格子の回転変形（反対称歪み）と伝導電子スピンはスピン・渦度結合により結合することが知られている...
❏ヘリウムスピントロニクスの開拓(21K18607)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2021-07-09 - 2023-03-31
【研究代表者】白濱 圭也 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (70251486)
【キーワード】物性物理 / スピントロニクス / 低温物性 / 量子流体固体 / ヘリウム (他6件)
【概要】本研究は、液体ヘリウムにおけるスピントロニクスの開拓を目指して、液体3Heおよび3He-4He混合液中で渦度生成により誘起される3He核スピン流を、白金に代表される金属壁中の電子スピンホール電流に変換する技術の開発を行うものである。 2021年度は、本研究を行うための希釈冷凍機装置の開発を行った。本研究の実験には、液体3Heおよびおよび3He-4He混合液が十分にフェルミ縮退する10mK以下の低温...
【工学】電気電子工学：分子線エピタキシー(MBE) ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】磁化反転
【研究代表者】トンネル磁気抵抗効果
【キーワード】電界効果
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏電子軌道制御を利用した新しい超低消費電力磁化スイッチング(19K21960)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他11件)
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
【工学】電気電子工学：ダイヤモンド半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
❏ダイヤモンド半導体/強磁性体ハイブリッド構造による新規スピンデバイスの創製(22760250)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)
【キーワード】量子デバイス・スピンデバイス / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 / 強磁性 / スピン注入 (他11件)
【概要】本研究では、ダイヤモンド半導体と強磁性体を融合する事により、新規スピンデバイスを作製する事を目的とした。その結果、以下の3つの重要な成果を得た。 (1)ダイヤモンド上で強磁性ホイスラーハーフメタル(Co_2MnSi)がエピタキシャル成長する事を初めて見出した。(2)ダイヤモンド半導体を用いた強磁性ショットキー接合を作製し、障壁高さが強磁性体の仕事関数の選択により制御可能である事を示した。(3)強磁...
【工学】電気電子工学：へテロ接合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
❏生体ゆらぎを模倣するリラクサー・スピングラス材料創製と情報処理デバイス研究(21656158)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】田畑 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00263319)
【キーワード】ゆらぎ / リラクサー / スピングラス / 情報処理 / メモリデバイス (他11件)
【概要】表面プラズモンは、高感度なバイオセンシングに効果的な光学現象として知られており、表面プラズモン励起には、通常レーザーやランプ等の外部光源が必須である。極微表面での双極子ゆらぎとしてとらえて、"Lab on tip"で動作する表面センシング発光デバイスの創製に向けて、金属と酸化物半導体のハイブリッド構造の形成、及びその物理的性質の解明を目指した研究を実施した。更に、非調和の分子振動と...
❏極限構造制御によるマルチフェロ融合スピントロ二クス(21246050)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2009 - 2011
【研究代表者】田畑 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00263319)
【キーワード】マルチフェロ / スピントロニクス / 誘電体 / 磁性体 / ヘテロ接合 (他9件)
【概要】究極のメモリとして、酸化物磁性半導体(ZnO)をチャネル層に、マルチフェロ酸化物のガーネット型フェライトをゲート絶縁層としたヘテロ接合素子において、MOS-FETタイプのマルチフェロゲート型スピントランジスタ試作を試みた。酸化物ヘテロ接合において、酸化物スピントロニクスのチャネル電流(電荷+スピン情報)を、強磁性強誘電体(マルチフェロ)ゲートで制御する事で、電界制御によるスピン差異運動を変調制御可...
【工学】電気電子工学：交流インピーダンス特性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏巨大トンネル磁気キャパシタンス効果の発現とメカニズム解明(21H01397)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / トンネル接合 / キャパシタンス / 誘電体論 (他8件)
【概要】磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様...
❏磁気トンネル接合における電圧誘起型巨大磁気キャパシタンス効果の発現(18H01485)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 電気容量 (他7件)
【概要】近年、磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。中でも、2層の磁性体の間に絶縁体が挟まれた磁気トンネル接合(MTJ)は、室温にて巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果を示すことから盛んに研究が進められている。本研究課題では、絶縁層としてMgOを用い...
❏強磁性ナノ接合を用いた巨大磁気キャパシタンス効果素子の創製(15H03981)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性ナノ薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 磁性薄膜 (他13件)
【概要】電子の電荷とスピンの2つの自由度を利用する「スピントロニクス」は、現代のエレクトロニクスを凌駕する次世代技術として期待され、近年大きな注目を集めている。本研究課題では、強磁性ナノ薄膜間に極薄絶縁層を挟んだスピントロニクス素子を作製し、磁気キャパシタンス効果を調べることを目的とした。その結果、これまでで最大の155%の磁気キャパシタンス比を観測することに成功した。これは従来値(=50%)の約3倍を示...
【工学】電気電子工学：半導体スピントロニクス ／スピントロニクスを含む研究件
❏シリコンを含む磁性接合におけるスピン伝導物理の解明と制御(20H02199)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (50422332)
【キーワード】半導体スピントロニクス / シリコンデバイス / スピントロニクス / 電子デバイス
【概要】本研究では、その応用に極めて有望なデバイスであるスピン偏極電子を用いたシリコンベーススピントランジスタの開発を最終目標とする。このデバイスは不揮発メモリとトランジスタ特性を併せ持つ特徴を有し、超低消費電力な情報処理回路への応用が可能である。この開発のためには「高効率なスピン偏極電子の注入・検出源のシリコン上への創製」が必要であり、その基盤となる「シリコン二次元反転チャネル中でのスピン伝導物理の解明...
❏ＩｎＧａＡｓ系量子井戸におけるメゾスコピック・スピン輸送効果の検証(23360001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】古賀 貴亮 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)
【キーワード】スピントロニクス / メゾスコピック物理 / ラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / 半導体量子井戸 (他19件)
【概要】InP格子整合系InGaAs量子井戸に関して、ゼロ磁場スピン分離項を定量的明らかにした。これまで定量的な解明に至らなかったRashba項の存在を初めて明確に示すとともに、その大きさについても定量的な解明を行った。具体的には、極低温での磁気伝導度に見られる弱反局在効果の理論解析により、Rasha係数αと井戸内電場<Ez>の間の厳密な比例関係を示すことに初めて成功した。また、この系でのDr...
【工学】電気電子工学：トランジスタ ／スピントロニクスを含む研究件
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏超高品質界面を用いた次世代スピントランジスタ(26249039)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】分子線エピタキシー / 半導体 / 酸化物 / スピントランジスタ / スピン注入 (他13件)
【概要】スピントランジスタの動作実証を中心とし、その周辺技術の開拓や学術構築も含め、次のような様々な成果を得ることに成功した。①強磁性半導体GaMnAsを用いた縦型スピントランジスタの動作実証②GaMnAs量子井戸の量子サイズ効果を利用した新規物理の発見③GaMnAs横型スピンバルブ素子における大きな磁気抵抗比の実現④酸化物半導体を用いた縦型スピントランジスタの世界初室温動作実証⑤Ge系磁性半導体における...
❏遷移金属を添加した酸化物の磁性スイッチング素子の開発(18750179)
【研究テーマ】無機工業材料
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2006 - 2007
【研究代表者】片山 正士 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 研究員 (90419268)
【キーワード】ニ酸化チタン / 電界効果 / トランジスタ / 二酸化チタン / 希薄磁性半導体 (他6件)
【概要】本研究では遷移金属添加酸化物の磁性デバイス開発として、遷移金属添加二酸化チタンを対象とし ・電界効果を用いたクリーン・連続的・可逆的な磁性制御を目的としている。 具体的な課題としては1高品質二酸化チタン薄膜の作製2ボトムゲート型電界効果デバイスの作製の2点を挙げることができる。 LaAlO_3単結晶(001)面上に二酸化チタン薄膜を成長させる際に酸素分圧を断続的に変化させることによって、高結晶性か...
【工学】電気電子工学：磁化反転 ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】磁化反転
【研究代表者】トンネル磁気抵抗効果
【キーワード】電界効果
【概要】本研究では、エピタキシャル成長により垂直磁気異方性をもつ単一の強磁性半導体GaMnAs薄膜をInGaAs/GaAs 基板上に形成し、垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜に電流を流すことにより、スピン軌道トルク(SOT)によるきわめて高効率の磁化反転に成功した。さらにこれは単一の磁性層でありながらGaMnAs中のDresselhaus型スピン軌道相互作用により電流がスピン流に変換され、スピン軌道トル...
❏電子軌道制御を利用した新しい超低消費電力磁化スイッチング(19K21960)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他11件)
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
【工学】電気電子工学：トンネル磁気抵抗効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分21050:電気電子材料工学関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】マグネタイト
【研究期間】強磁性トンネル接合
【研究代表者】トンネル磁気抵抗効果
【キーワード】スピントロニクス
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏Fe3O4/絶縁体の界面精密制御によるトンネル磁気抵抗素子の高機能化(18H01465)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長浜 太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20357651)
【キーワード】マグネタイト / 強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / スピントロニクス / Fe3O4 (他7件)
【概要】Fe3O4は負のスピン分極を持つハーフメタル材料であると予測されているが,これまでのFe3O4電極を用いた磁気トンネル接合(MTJ)が示すトンネル磁気抵抗(TMR)効果は大きな値ではなく,その符号も実験的には確立されていない。本研究ではMgO(001)基板上にエピタキシャル成長したFe3O4－MTJを作製し,80Kで－55.8%の負のTMR比を実現した。この値は通常の正のTMRで用いられるTMRの...
【工学】電気電子工学：トンネル接合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏巨大トンネル磁気キャパシタンス効果の発現とメカニズム解明(21H01397)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / トンネル接合 / キャパシタンス / 誘電体論 (他8件)
【概要】磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
【工学】電気電子工学：磁気光学効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏磁気スキルミオンによる新奇トポロジカル電荷ダイナミクスの探索(19K14653)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】岡村 嘉大 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (20804735)
【キーワード】スキルミオン / 磁気光学効果 / スピントロニクス
【概要】スキルミオンのベリー位相効果によって引き起こされる新奇な伝導電子ダイナミクスの解明・開拓を目指し、ひいては新奇光機能性や巨大光学応答の実証を目指した。具体的には、スキルミオン由来の(1)電流誘起磁化（エデルシュタイン効果）、(2)磁気光学ファラデー回転の観測を目指した。前者については再現性のあるデータがとれなかった一方で、後者に関しては、トポロジカルホール効果とよく対応した振る舞いの磁気光学効果が...
❏軟X線共鳴カー効果による希薄磁性物質のスピンダイナミクス研究(26400328)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】松田 巌 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00343103)
【キーワード】磁気光学効果 / 軟X線 / 自由電子レーザー / 磁性体 / スピンダイナミクス (他13件)
【概要】物質の磁性情報を取得できる磁気光学カー効果(MOKE)について、プローブ光の波長を吸収端に合わせるとカー回転角が通常の可視光測定に比べて何10倍も大きくなることを我々は発見した(共鳴磁気光学カー効果, 共鳴MOKE)。この方法は元素選択性や大きな磁性信号、そして超高速時間分解測定の可能性が高いことから、本研究では分析法としての技術開発を行った。その結果、自由電子レーザーなどの次世代超短パルス軟X線...
❏フェムト秒光パルスを用いた反強磁性体の超高速磁化制御(20760008)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】佐藤 琢哉 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40451885)
【キーワード】反強磁性体 / スピンダイナミクス / 超短パルスレーザー / 遷移金属酸化物 / スピントロニクス (他6件)
【概要】反強磁性体のスピン歳差運動の周波数はTHzオーダーに達し、強磁性のそれよりも桁違いに高いため、超高速な磁気記録が実現される可能性がある。本研究では、反強磁性体NiOにおいて円偏光パルス照射による非熱的なスピン制御を目指し、磁気光学ポンプ-プローブ測定を行った。NiOの反強磁性共鳴周波数と一致する1.1THzと約140GHzの振動が観測された。この結果は逆ファラデー効果、つまり円偏光パルスが試料内に...
【工学】電気電子工学：GaMnAs ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体をベースとした磁気光学結晶とその応用(14205003)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2002 - 2005
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】半導体磁気光学結晶 / スピン / 磁気光学効果 / MnAs / GaMnAs (他15件)
【概要】これまで行ってきた1)GaAs : MnAsナノクラスター構造を含む半導体ベース多層膜磁気光学結晶、2)3元および4元混晶のIII-V磁性半導体とヘテロ構造、3)Mn-デルタドープGaAs層を含むヘテロ構造の作製、物性機能の探索と最適化についての研究を引続き行い、基礎的な物性探索と機能設計の知見をまとめ、これに基づくいくつかのデバイス提案と試作を行い将来の方向性を示した。主な研究成果は下記の通りで...
❏半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究(14655115)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs (他18件)
【概要】非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>As...
【工学】電気電子工学：磁性ランダムアクセスメモリ ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン電流注入磁化反転における熱アシスト効果の検証とMRAM記憶セルへの応用(17760282)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助教授 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 不揮発性メモリ / スピン注入磁化反転 / 磁性ランダムアクセスメモリ / 熱アシスト磁化反転
【概要】本年度は、熱アシスト効果を用いたMRAM書き込み方式の高速化を検討するため、高出力パルスYAGレーザを用いた記憶セルの高速加熱、及び熱拡散過程における磁化復元特性を詳しく調べた。記憶セルには、比較的強磁性秩序温度が低く垂直磁化特性を有するアモルフアスTbFe膜を用いた。従来のMRAMでは、基板内配線へのパルス電流印加により書込み磁界を発生させるが、配線のインダクタンス、および浮遊キャパシタにより、...
❏テラビット級高速磁性不揮発メモリの開発(15360192)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2003 - 2005
【研究代表者】松山 公秀 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 教授 (80165919)
【キーワード】スピントロニクス / 不揮発性メモリ / 書き換え可能論理動作回路 / 磁性ランダムアクセスメモリ / 不揮発メモリ
【概要】記録情報の安定保持を担う記録層と低磁界での磁化反転を担う駆動層を、複数の磁性層により構成し、これらを磁気的に結合した機能分担型磁性不揮発メモリについて、材料探索、評価素子試作、動作実験、機能動作解析等の研究を総合的に行い、テラビット級高速磁性不揮発メモリの実現に資する以下の成果を得た。 1)記録層と駆動層の結合機構として、パターン端部磁極間静磁気結合と界面交換結合を利用する2方式についてシミュレー...
【工学】電気電子工学：磁性薄膜 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】磁性薄膜
【研究代表者】誘電体
【キーワード】交流インピーダンス特性
【概要】磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様...
❏ディラック磁性体の開発とスピントロニクス応用(19K22124)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】塩見 雄毅 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10633969)
【キーワード】ディラック磁性体 / スピントロニクス / スピンホール効果 / トポロジー / ベリー位相 (他7件)
【概要】主にディラック磁性体の候補であるγ相FeMnの薄膜に焦点を当てた。γ-FeMnでは、強結合近似のもとでフェルミ準位付近にスピン縮退したディラック構造が見られ、歪みによりスピンホール効果が観測されることが期待されていた。圧電材料基板上に作製したFeMn/Ni-Fe薄膜試料に対して、歪みと外部磁場を同時に印加した状態でアニールした。室温でスピンゼーベック/異常ネルンスト効果測定を行い、スピンホール効果...
❏磁気トンネル接合における電圧誘起型巨大磁気キャパシタンス効果の発現(18H01485)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 電気容量 (他7件)
【概要】近年、磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。中でも、2層の磁性体の間に絶縁体が挟まれた磁気トンネル接合(MTJ)は、室温にて巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果を示すことから盛んに研究が進められている。本研究課題では、絶縁層としてMgOを用い...
【工学】電気電子工学：磁性半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏原子レベルシミュレーションによる新奇六方晶機能製材料の設計(19K05246)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】Das Hena 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 特任准教授 (60836170)
【キーワード】Magnetoelectric effect / Condensed matter theory / Magnetism / Spintronics / Transition metal oxides (他18件)
【概要】本プロジェクトは、デバイス応用をにらんで、大きな磁化と新奇な電気磁気相互作用を持つ六方晶YMnO3型または類似構造を持つ酸化物磁性体を探索した。具体的な成果は以下の通りである。 １LuFeO3型システムにおいて、電場誘起スピン再配列と180°の電気磁気スイッチングを起こす、新しいコリニア型フェリ磁性を実現する方策を立案した。２(LuFeO3)m/(LuFe2O4)超格子の室温マルチフェロイック挙動...
❏強磁性トポロジカル結晶絶縁体の開発とその空間反転対称性からみた特性の解明(26870086)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】秋山 了太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40633962)
【キーワード】トポロジカル絶縁体 / トポロジカル結晶絶縁体 / スピン軌道相互作用 / 2次元伝導 / メゾスコピック (他18件)
【概要】本研究ではトポロジカル結晶絶縁体(TCI)において、その鏡映対称性がもたらすトポロジカル表面状態（TSS）について、磁性元素の添加による影響を探ることを目指した。まずは高品質単結晶薄膜SnTeにおいて2次元弱反局在効果を観測し、それがTSS由来であることを明らかにした。また補償元素Sb添加を行った所、バルクキャリア低減と、さらにp型・ｎ型両タイプの作製に成功した。その試料において角度分解光電子分光...
❏高キュリー温度を持つ磁性半導体における磁性機構の解明とその制御(24860014)
【研究テーマ】応用物理学一般
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2012-08-31 - 2014-03-31
【研究代表者】秋山 了太 筑波大学, 数理物質系, 助教 (40633962)
【キーワード】ゲート素子 / スピントロニクス / 電界効果 / 磁性 / イオン液体 (他11件)
【概要】本テーマでは低消費電力で高速・大容量の情報処理・通信に向けたスピンデバイス開発を目指して、高いキュリー温度を示す磁性半導体におけるゲート電圧印加による磁性制御を目指した。まず磁化曲線の明確なカルコゲナイド強磁性薄膜Cr1-δTeにおいて、イオン液体を用いたゲート素子を作製しその磁性を制御することに成功した。その技術を応用し室温強磁性を示す(Zn,Ct)Teにおいて、保磁力の大きさをゲート電圧によっ...
【工学】電気電子工学：電子デバイス ／スピントロニクスを含む研究件
❏シリコンを含む磁性接合におけるスピン伝導物理の解明と制御(20H02199)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任准教授 (50422332)
【キーワード】半導体スピントロニクス / シリコンデバイス / スピントロニクス / 電子デバイス
【概要】本研究では、その応用に極めて有望なデバイスであるスピン偏極電子を用いたシリコンベーススピントランジスタの開発を最終目標とする。このデバイスは不揮発メモリとトランジスタ特性を併せ持つ特徴を有し、超低消費電力な情報処理回路への応用が可能である。この開発のためには「高効率なスピン偏極電子の注入・検出源のシリコン上への創製」が必要であり、その基盤となる「シリコン二次元反転チャネル中でのスピン伝導物理の解明...
❏III-V族化合物半導体ベーススピントランジスタの開発(26630150)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】スピントロニクス / 強磁性薄膜 / 電子材料 / 半導体デバイス / 薄膜 (他6件)
【概要】本研究は、III-V族化合物半導体チャネルを持つスピン電界効果型トランジスタを実現することを最終目的として、自己整合技術に応用可能な強磁性体メタルソースドレイン電極のアニールによる作製とその物性評価をおこなった。 InGaAs基板上にMnを堆積して作製した合金は、多相となり、強磁性相はなかった。MnP基板上にMnを堆積して作製した合金はエピタキシャル成長をした単相の強磁性体となり、非常に有望である...
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
【工学】電気電子工学：電子材料 ／スピントロニクスを含む研究件
❏III-V族化合物半導体ベーススピントランジスタの開発(26630150)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】スピントロニクス / 強磁性薄膜 / 電子材料 / 半導体デバイス / 薄膜 (他6件)
【概要】本研究は、III-V族化合物半導体チャネルを持つスピン電界効果型トランジスタを実現することを最終目的として、自己整合技術に応用可能な強磁性体メタルソースドレイン電極のアニールによる作製とその物性評価をおこなった。 InGaAs基板上にMnを堆積して作製した合金は、多相となり、強磁性相はなかった。MnP基板上にMnを堆積して作製した合金はエピタキシャル成長をした単相の強磁性体となり、非常に有望である...
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
【工学】電気電子工学：巨大磁気抵抗効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
❏熱力学的非平衡状態を用いたナノ構造強磁性体の作製とスピン相関デバイスへの応用(15710091)
【研究テーマ】ナノ材料・ナノバイオサイエンス
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院・システム情報科学研究院, 助手 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 巨大磁気抵抗効果 / 磁界センサ / 不揮発メモリ / 静磁気相互作用 (他7件)
【概要】ナノ構造を有する強磁性多層膜ピラーの磁化反転特性を独自に開発した2段階ミリング法によるクロスコンタクト測定法を用いて詳しく調べた。また、磁性層間の静磁気的結合が多層膜ピラーの磁化過程に及ぼす影響を定量的に解析するため、マイクロマグネティクス計算結果からのエネルギー再構成を導入した新しい単磁区モデル計算を行った。さらに、強磁性層としてハーフメタル材料であるFe_3O_4を用いた多層膜ピラーを作成し、...
【工学】電気電子工学：共鳴トンネル効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏次世代半導体量子ナノスピンエレクトロニクスデバイスの創製(20686002)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2008 - 2011
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院・工学系研究科, 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 量子ヘテロ構造 / 半導体 / トンネル磁気抵抗効果 / スピントランジスタ (他7件)
【概要】GaMnAsを中心とした強磁性半導体材料における価電子帯構造と量子デバイスに関して、様々な新たな知見を得た。GaMnAs磁気トンネル接合において、2. 6Kにおいて175%という本材料系における本温度領域での最も大きなトンネル磁気抵抗効果を得た。GaMnAs量子井戸に電極を有する3端子デバイスを作製し、量子準位と磁気電流比を制御することに成功した。スピン依存共鳴トンネル分光法を用いてGaMnAsの...
❏半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究(14655115)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs (他18件)
【概要】非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>As...
【工学】電気電子工学：強磁性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
【工学】電気電子工学：強磁性トンネル接合 ／スピントロニクスを含む研究件
❏Fe3O4/絶縁体の界面精密制御によるトンネル磁気抵抗素子の高機能化(18H01465)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長浜 太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20357651)
【キーワード】マグネタイト / 強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / スピントロニクス / Fe3O4 (他7件)
【概要】Fe3O4は負のスピン分極を持つハーフメタル材料であると予測されているが,これまでのFe3O4電極を用いた磁気トンネル接合(MTJ)が示すトンネル磁気抵抗(TMR)効果は大きな値ではなく,その符号も実験的には確立されていない。本研究ではMgO(001)基板上にエピタキシャル成長したFe3O4－MTJを作製し,80Kで－55.8%の負のTMR比を実現した。この値は通常の正のTMRで用いられるTMRの...
❏強磁性ナノ接合を用いた巨大磁気キャパシタンス効果素子の創製(15H03981)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性ナノ薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 磁性薄膜 (他13件)
【概要】電子の電荷とスピンの2つの自由度を利用する「スピントロニクス」は、現代のエレクトロニクスを凌駕する次世代技術として期待され、近年大きな注目を集めている。本研究課題では、強磁性ナノ薄膜間に極薄絶縁層を挟んだスピントロニクス素子を作製し、磁気キャパシタンス効果を調べることを目的とした。その結果、これまでで最大の155%の磁気キャパシタンス比を観測することに成功した。これは従来値(=50%)の約3倍を示...
❏半導体トンネル磁気抵抗デバイスの基礎研究(14655115)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2002 - 2004
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果(TMR) / GaMnAs / 共鳴トンネル効果 / InGaMnAs (他18件)
【概要】非磁性半導体や強磁性半導体を量子井戸層として有する強磁性半導体GaMnAs二重障壁強磁性トンネル接合においては、量子サイズ効果とトンネル磁気抵抗効果(TMR)を組み合わせた新しい様々な機能が実現できると期待される。しかし、共鳴トンネル効果とTMR効果が同時に起こる現象は磁性半導体ヘテロ構造においては未だ明瞭に観測されていない。本研究では、In_<0.4>Ga_<0.6>As...
【工学】電気電子工学：強磁性共鳴 ／スピントロニクスを含む研究件
❏FeドープInAs/GaSbヘテロ接合による新規物性現象と次世代デバイスの創製(17H04922)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】Le DucAnh 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (50783594)
【キーワード】Fe系強磁性半導体 / 室温強磁性 / スピンバルブ効果 / 近接磁気抵抗効果 / 奇関数磁気抵抗効果 (他27件)
【概要】本研究はFe系狭ギャップFMSの磁気物性とデバイス応用を開発した。高いキュリー温度（TC）を持つp型とn型Fe系FMS両方の作製に成功し、禁制帯が狭い材料の方TCが高くなるという従来のFMSと逆な傾向が見て取れた。これらの強磁性発現機構、バンド構造、磁気異方性を明らかにしたより、高TCのFMSへの新しい設計指針を提案した。FeドープGaSb/InAsヘテロ構造で、デバイス応用に必要不可欠のスピンバ...
❏マイクロ波領域におけるナノ磁性体の輸送特性とスピンダイオード効果の研究(19204039)
【研究テーマ】物性Ⅱ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2007 - 2009
【研究代表者】宮島 英紀 (2008-2009) 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (30080451)
【キーワード】ナノ強磁性体 / スピントロニクス / メタマテリアル / スピンダイオード効果 / 微小磁性体 (他14件)
【概要】単層強磁性パーマロイFe_<19>Ni_<18>ナノ・ワイヤーとナノ・ディスクのマイクロ波領域における輸送現象とスピンダイオード効果について調べ,さらにナノ・メタマテリアルの可能性について追求した。マイクロ波を印加することによって強磁性共鳴状態が実現すると,細線両端に直流電圧が発生し,検波素子として活用できる可能性があること,この手法は微細な磁気構造を非常に敏感に検出する方...
【工学】電気電子工学：強磁性半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分21050:電気電子材料工学関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】遷移金属カルコゲナイド
【研究代表者】半導体
【キーワード】強磁性半導体
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏将来のスピンデバイス応用のための強磁性単層薄膜におけるスピン軌道トルクの制御(20F20366)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2020-11-13 - 2023-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / スピン軌道トルク / 磁化反転 / 強磁性半導体 / 垂直磁化 (他8件)
【概要】本研究では、エピタキシャル成長により垂直磁気異方性をもつ単一の強磁性半導体GaMnAs薄膜をInGaAs/GaAs 基板上に形成し、垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜に電流を流すことにより、スピン軌道トルク(SOT)によるきわめて高効率の磁化反転に成功した。さらにこれは単一の磁性層でありながらGaMnAs中のDresselhaus型スピン軌道相互作用により電流がスピン流に変換され、スピン軌道トル...
❏二次元層状物質を用いたドーピングフリー強磁性半導体の開発(18K13785)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗田 伊理也 東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)
【キーワード】スピントロニクス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体 / 強磁性半導体 / バレートロニクス
【概要】強磁性半導体は磁性不純物をドーピングすることで半導体を強磁性にしている。キュリー温度を上げるためには、磁性不純物濃度を増大させる必要があるが、一方で電子移動度の低下をまねいてしまう。遷移金属カルコゲナイドMoS2は、シリコンを超える次世代半導体としての期待があり、多結晶グレイン境界や格子欠陥を含むと強磁性を示すことが知られており、ドーピングフリー強磁性半導体として期待ができる。本研究では、まずスパ...
【工学】電気電子工学：誘電体物性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピンフォノニクスの創生(15H02012)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果 / スピンペルチェ効果 / マグノン (他13件)
【概要】スピントロニクスとフォノニクスの融合により、熱スピン変換の高性能化・自在制御に資する物理と材料技術を開拓した。主な研究対象は、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果と、その逆効果であるスピンペルチェ効果である。スピンゼーベック効果の系統的な測定により、ナノ構造化によるマグノン・フォノン伝搬の独立制御、及び磁気弾性結合を介した熱的スピン流生成を実現した。さらにロックインサーモグラフィ法に基づ...
❏強磁性ナノ接合を用いた巨大磁気キャパシタンス効果素子の創製(15H03981)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性ナノ薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 磁性薄膜 (他13件)
【概要】電子の電荷とスピンの2つの自由度を利用する「スピントロニクス」は、現代のエレクトロニクスを凌駕する次世代技術として期待され、近年大きな注目を集めている。本研究課題では、強磁性ナノ薄膜間に極薄絶縁層を挟んだスピントロニクス素子を作製し、磁気キャパシタンス効果を調べることを目的とした。その結果、これまでで最大の155%の磁気キャパシタンス比を観測することに成功した。これは従来値(=50%)の約3倍を示...
【工学】電気電子工学：狭ギャップ半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏狭バンドギャップ強磁性半導体を用いたスピン機能材料とデバイス(16K14224)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / 狭ギャップ / (In,Fe)As / (Ga,Fe)Sb (他19件)
【概要】Fe-AsおよびFe-Sb正四面体構造をもつ狭ギャップIII-V族ベース強磁性半導体とそのスピン機能ヘテロ構造材料の作製、物性機能の探索と制御、デバイス応用の研究を行った。強磁性半導体とは、非磁性半導体に磁性元素を添加した混晶半導体であり、半導体と磁性体の両方の性質を持つため、固体物理学・材料科学上の課題を豊富に与えるとともに次世代エレトロニクス・デバイスを担う材料として期待できる材料である。新し...
【工学】電気電子工学：量子構造 ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体量子構造による円偏光の高偏極長スピン寿命電子への変換(19K05313)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】半導体量子構造 / スピントロニクス / 化合物半導体 / スピン緩和 / 時間分解測定 (他11件)
【概要】光励起によるスピン偏極率の向上と長寿命化を図るために、GaAs量子井戸の隣にAlGaAsバリア層を介してタイプII型AlAs量子井戸を積層したタイプII型トンネル双量子井戸のトンネル時間とスピン緩和時間を測定した。その結果、バリア層が異なるとスピン緩和時間の励起光強度依存性が異なることが明らかになった。また、III-V族化合物半導体のスピン緩和の知見を広げ長時間化をはかるためにGaAs/AlGaA...
❏超高品質界面を用いた次世代スピントランジスタ(26249039)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】分子線エピタキシー / 半導体 / 酸化物 / スピントランジスタ / スピン注入 (他13件)
【概要】スピントランジスタの動作実証を中心とし、その周辺技術の開拓や学術構築も含め、次のような様々な成果を得ることに成功した。①強磁性半導体GaMnAsを用いた縦型スピントランジスタの動作実証②GaMnAs量子井戸の量子サイズ効果を利用した新規物理の発見③GaMnAs横型スピンバルブ素子における大きな磁気抵抗比の実現④酸化物半導体を用いた縦型スピントランジスタの世界初室温動作実証⑤Ge系磁性半導体における...
【工学】電気電子工学：フォトルミネセンス ／スピントロニクスを含む研究件
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
❏光による結合量子ドットのスピン操作(18360042)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光プロセシング / 量子ドット / スピントロニクス / スピン / 化合物半導体 (他6件)
【概要】半導体量子ドットのスピンを光によって操作するには、高いスピン偏極率や、長いスピン緩和時間の実現が望まれる。本研究では、均一性が高い量子ドットの第二励起準位で、円偏光励起によって45%もの高いスピン偏極率の初期値が得られることを明らかにした。また、柱状の形状を持ち縦方向に量子力学的に結合したコラムナ量子ドットで、円偏光励起によって5.3 nsもの長いスピン緩和時間が得られることを明らかにした。 ...
【工学】電気電子工学：エピタキシャル成長 ／スピントロニクスを含む研究件
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏円偏光光源のための高偏極長寿命スピン緩和量子ドット(22360032)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2010 - 2012
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス (他12件)
【概要】本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基...
【工学】電気電子工学：誘電体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏磁気トンネル接合における電圧誘起型巨大磁気キャパシタンス効果の発現(18H01485)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 電気容量 (他7件)
【概要】近年、磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。中でも、2層の磁性体の間に絶縁体が挟まれた磁気トンネル接合(MTJ)は、室温にて巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果を示すことから盛んに研究が進められている。本研究課題では、絶縁層としてMgOを用い...
❏ペロブスカイト磁気ナノグラニュラーにおける光誘起型巨大磁気誘電効果の発現(17K19019)
【研究テーマ】ナノマイクロ科学およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2017-06-30 - 2019-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気ナノ構造 / 誘電体 / 光電流 / トンネル効果
【概要】本研究では、ペロブスカイト太陽電池(PSC)に磁気ナノ粒子を分散させた光磁気ナノグラニュラー(p-MNG)において、光誘起型巨大磁気誘電効果の可能性を探究することを目的とした。その結果、MgF2絶縁体中にFe磁性ナノ粒子を分散させた磁気ナノグラニュラーにおいて、磁気誘電効果の観測に成功し、実験結果がデバイ・フレーリッヒ模型に基づく理論計算により定量的に説明できることがわかった。さらに、CH3NH3...
❏強磁性ナノ接合を用いた巨大磁気キャパシタンス効果素子の創製(15H03981)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性ナノ薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 磁性薄膜 (他13件)
【概要】電子の電荷とスピンの2つの自由度を利用する「スピントロニクス」は、現代のエレクトロニクスを凌駕する次世代技術として期待され、近年大きな注目を集めている。本研究課題では、強磁性ナノ薄膜間に極薄絶縁層を挟んだスピントロニクス素子を作製し、磁気キャパシタンス効果を調べることを目的とした。その結果、これまでで最大の155%の磁気キャパシタンス比を観測することに成功した。これは従来値(=50%)の約3倍を示...
【工学】土木工学：量子ドット ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピントロニクス素子における量子輸送理論の構築と新奇デバイスの提案(20K03831)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】スピントロニクス / ゆらぎの定理 / マグノン / 量子ドット / カーボンナノチューブ (他11件)
【概要】前年度に引き続き、スピントロニクス分野の物理現象に対して、微視的な模型に基づく理論研究を展開し、(1) スピン軌道相互作用のある二次元電子系と強磁性絶縁体の接合におけるスピン共鳴の理論、(2) 近藤状態にある磁性不純物を介したスピンポンピングの理論、(3) スピンホール磁気抵抗現象におけるゆらぎの定理、について論文を出版した。これらの研究によって、磁性体と金属の界面におけるスピン流の微視的機構や新...
❏格子歪による単一スピン状態の制御とフォノン媒介スピン間相互作用(20KK0113)
【研究テーマ】
【研究種目】国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
【研究期間】2020-10-27 - 2025-03-31
【研究代表者】黒田 眞司 筑波大学, 数理物質系, 教授 (40221949)
【キーワード】単一スピン / 量子ドット / 表面弾性波 / スピントロニクス / 交換相互作用 (他8件)
【概要】本研究は、フランス国立科学研究センター(CNRS)のネール研究所(Neel Institut)のL. Besombes, H. Boukariとの共同研究により、半導体ドット中の単一磁性スピンを対象に、格子振動によるスピンの変調と制御を実現し、格子振動を媒介としたスピン間の量子情報伝達に応用することを目的としている。CdTeドット中のCr原子1個のスピンに対し、表面弾性波(SAW)により時間的に変...
❏場の理論を用いた高速駆動外場下の非平衡量子輸送の研究(15K05124)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】加藤 岳生 東京大学, 物性研究所, 准教授 (80332956)
【キーワード】メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 (他8件)
【概要】ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に...
【工学】構造・機能材料：不揮発性メモリ ／スピントロニクスを含む研究件
❏ピエゾエレクトロニック・スピンデバイスの開発とその超低電圧超低電力メモリの開発(18K18853)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
【キーワード】スピントロニクス / ピエゾエレクトリック磁気抵抗素子 / 圧電体 / 不揮発性メモリ / MRAM (他9件)
【概要】ピエゾエレクトロニック磁気抵抗素子の記録層材料として垂直磁気方位製を有したアモルファスSmFe2層を実現し，その磁気異方性の起源を放射光測定で明らかにした．さらにピエゾエレクトリック磁気抵抗素子の磁気抵抗素子部分として，SmFe2を記録層に含む磁気抵抗素子の試作を行い，トンネル伝導による非線形電気伝導特性を確認したが，室温において磁気抵抗変化は観測できなかった．また，圧力印加構造の動作実験として，...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏スピン電流注入磁化反転における熱アシスト効果の検証とMRAM記憶セルへの応用(17760282)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2005 - 2006
【研究代表者】能崎 幸雄 九州大学, 大学院システム情報科学研究院, 助教授 (30304760)
【キーワード】スピントロニクス / 不揮発性メモリ / スピン注入磁化反転 / 磁性ランダムアクセスメモリ / 熱アシスト磁化反転
【概要】本年度は、熱アシスト効果を用いたMRAM書き込み方式の高速化を検討するため、高出力パルスYAGレーザを用いた記憶セルの高速加熱、及び熱拡散過程における磁化復元特性を詳しく調べた。記憶セルには、比較的強磁性秩序温度が低く垂直磁化特性を有するアモルフアスTbFe膜を用いた。従来のMRAMでは、基板内配線へのパルス電流印加により書込み磁界を発生させるが、配線のインダクタンス、および浮遊キャパシタにより、...
【工学】構造・機能材料：圧電体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏ピエゾエレクトロニック・スピンデバイスの開発とその超低電圧超低電力メモリの開発(18K18853)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2018-06-29 - 2020-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 工学院, 助教 (20708482)
【キーワード】スピントロニクス / ピエゾエレクトリック磁気抵抗素子 / 圧電体 / 不揮発性メモリ / MRAM (他9件)
【概要】ピエゾエレクトロニック磁気抵抗素子の記録層材料として垂直磁気方位製を有したアモルファスSmFe2層を実現し，その磁気異方性の起源を放射光測定で明らかにした．さらにピエゾエレクトリック磁気抵抗素子の磁気抵抗素子部分として，SmFe2を記録層に含む磁気抵抗素子の試作を行い，トンネル伝導による非線形電気伝導特性を確認したが，室温において磁気抵抗変化は観測できなかった．また，圧力印加構造の動作実験として，...
❏圧電素子と磁気抵抗変化素子の融合による超低消費電力磁化反転技術の創出(26870192)
【研究テーマ】ナノ構造物理
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】高村 陽太 東京工業大学, 大学院理工学研究科, 助教 (20708482)
【キーワード】逆磁歪効果 / 磁気抵抗変化素子 / スピントランスファートルク / ＭＲＡＭ / スピン注入磁化反転 (他10件)
【概要】次世代の不揮発性メモリ素子として有望な磁気抵抗変化素子に磁歪効果が大きなフリー層を導入し，さらに圧電体を融合した集積化可能なデバイスを提案し，シミュレーションにより磁化反転電流を従来の10分の1，その際の消費エネルギーを400分の1に低減できることを示した．さらに，磁歪効果が大きなSmFe2薄膜をスパッタ法により作製し，薄膜において-100ppm程度の逆磁歪効果が得られることを明らかにした． ...
【工学】構造・機能材料：ホイスラー合金 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
❏ダイヤモンド半導体/強磁性体ハイブリッド構造による新規スピンデバイスの創製(22760250)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)
【キーワード】量子デバイス・スピンデバイス / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 / 強磁性 / スピン注入 (他11件)
【概要】本研究では、ダイヤモンド半導体と強磁性体を融合する事により、新規スピンデバイスを作製する事を目的とした。その結果、以下の3つの重要な成果を得た。 (1)ダイヤモンド上で強磁性ホイスラーハーフメタル(Co_2MnSi)がエピタキシャル成長する事を初めて見出した。(2)ダイヤモンド半導体を用いた強磁性ショットキー接合を作製し、障壁高さが強磁性体の仕事関数の選択により制御可能である事を示した。(3)強磁...
【工学】構造・機能材料：電界効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏電子軌道制御を利用した新しい超低消費電力磁化スイッチング(19K21960)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他11件)
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏電界効果による磁性の制御と誘起(25220604)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31
【研究代表者】千葉 大地 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10505241)
【キーワード】電界効果 / 強磁性金属 / 金属磁性 / キュリー温度 / 界面 (他8件)
【概要】情報の爆発が危惧される昨今において、磁気記録への期待はますます高まっている。中でも、磁化の効率的な操作は情報記録技術の高度化・省エネ化に資する重要な要素である。本研究では、「電界」を用いたエネルギーコストの低い磁化操作技術の発展とその基本原理を解明することを主眼に研究を行った。多角的な実験により、金属磁性体や、自然界では磁力を帯びていない非磁性体における磁性の電界効果のメカニズムが明らかとなった。...
【工学】構造・機能材料：磁性材料 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピンフォノニクスの創生(15H02012)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果 / スピンペルチェ効果 / マグノン (他13件)
【概要】スピントロニクスとフォノニクスの融合により、熱スピン変換の高性能化・自在制御に資する物理と材料技術を開拓した。主な研究対象は、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果と、その逆効果であるスピンペルチェ効果である。スピンゼーベック効果の系統的な測定により、ナノ構造化によるマグノン・フォノン伝搬の独立制御、及び磁気弾性結合を介した熱的スピン流生成を実現した。さらにロックインサーモグラフィ法に基づ...
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
❏温度勾配を利用した低電流磁壁移動制御技術の確立(22760015)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】林 将光 独立行政法人物質・材料研究機構, 磁性材料ユニットスピントロニクスグループ, 主任研究員 (70517854)
【キーワード】スピントロニクス / 磁壁移動 / スピントルク / スピン流 / 磁性材料 (他7件)
【概要】本研究では、基板上の温度勾配や強磁性細線中に励起したスピン波を利用して、電流で駆動した磁壁の閾値電流密度を下げる基盤技術の構築を行った。ジュール加熱を利用して、基板上に温度勾配を形成する手法を確立した。強磁性細線中の伝播スピン波の評価を行い、表面モードの励起・検出に成功した。また、連続する2つのパルスを用い、スピン波の干渉を利用して伝搬スピン波の増幅に成功した。マイクロ波磁場を印加し、強磁性共鳴を...
【工学】構造・機能材料：電子・電気材料 ／スピントロニクスを含む研究件
❏室温で不揮発動作可能な反強磁性/絶縁体-強磁性/金属スイッチング素子の開発(16K14377)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】片瀬 貴義 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90648388)
【キーワード】薄膜トランジスタ / 酸化・還元 / 電気化学 / 不揮発メモリ / 酸化物磁性体 (他10件)
【概要】室温で電気と磁気の信号を同時に不揮発制御可能な新機能スイッチング素子の開発を目的とし、含水多孔質ガラスをゲート絶縁体とする薄膜トランジスタ（TFT)構造を利用して、ペロブスカイト酸化物の酸素濃度を自在変調する薄膜固体デバイスの創製に挑戦した。SrCoOxを活性層に適用し、室温・大気中でゲート電圧を印加することで、反強磁性/絶縁体SrCoO2.5と強磁性/金属SrCoO3の不揮発な可逆制御に成功した...
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
❏スピンフィルター磁性ヘテロ構造の創製と集積デバイスへの応用(23686049)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】crystal growth / spintronics / 結晶成長 / スピンエレクトロニクス / 電子・電気材料 (他7件)
【概要】本研究での目標であるスピンフィルター磁性ヘテロ構造を創製するために、Si基板上にエピタキシャル薄膜緩衝層を作製することがその基盤となる。この課題について特に取組み、γ-Al2O3層の電子ビーム蒸着法による作製やパルスレーザー堆積法による作製、それらに加え、意図的に酸化したSi基板上に、パルスレーザー堆積法、或いはKセルによってAl薄膜を堆積して熱により固相成長する方法もおこなった。 高速反射電子回...
【工学】構造・機能材料：強磁性体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏ダイヤモンド半導体/強磁性体ハイブリッド構造による新規スピンデバイスの創製(22760250)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)
【キーワード】量子デバイス・スピンデバイス / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 / 強磁性 / スピン注入 (他11件)
【概要】本研究では、ダイヤモンド半導体と強磁性体を融合する事により、新規スピンデバイスを作製する事を目的とした。その結果、以下の3つの重要な成果を得た。 (1)ダイヤモンド上で強磁性ホイスラーハーフメタル(Co_2MnSi)がエピタキシャル成長する事を初めて見出した。(2)ダイヤモンド半導体を用いた強磁性ショットキー接合を作製し、障壁高さが強磁性体の仕事関数の選択により制御可能である事を示した。(3)強磁...
❏量子十字素子における巨大磁気抵抗効果に関する研究(21760001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 助教 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁気抵抗効果 / ナノ接合 / 有機膜 / 強磁性体 (他11件)
【概要】本研究課題では、強磁性薄膜のエッジとエッジに有機分子を挟んだ強磁性薄膜/有機分子/強磁性薄膜量子十字素子を提案し、その表面・界面構造、電気伝導特性、並びに、磁気特性を調べることを目的とした。初めに、表面状態、磁化状態、及び、エッジ状態について詳細に調べた結果、Co/SiO_2が量子十字素子の電極材料として最も適していることがわかった。次に、本研究課題で構築した独自の成膜・研磨・エッチング技術を用い...
【工学】構造・機能材料：ハーフメタル ／スピントロニクスを含む研究件
❏Fe3O4/絶縁体の界面精密制御によるトンネル磁気抵抗素子の高機能化(18H01465)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】長浜 太郎 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20357651)
【キーワード】マグネタイト / 強磁性トンネル接合 / トンネル磁気抵抗効果 / スピントロニクス / Fe3O4 (他7件)
【概要】Fe3O4は負のスピン分極を持つハーフメタル材料であると予測されているが,これまでのFe3O4電極を用いた磁気トンネル接合(MTJ)が示すトンネル磁気抵抗(TMR)効果は大きな値ではなく,その符号も実験的には確立されていない。本研究ではMgO(001)基板上にエピタキシャル成長したFe3O4－MTJを作製し,80Kで－55.8%の負のTMR比を実現した。この値は通常の正のTMRで用いられるTMRの...
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
【工学】構造・機能材料：単結晶 ／スピントロニクスを含む研究件
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏有機単結晶半導体を用いたスピントランジスタの実現(17H06200)
【研究テーマ】物性物理およびその関連分野
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31
【研究代表者】竹谷 純一 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (20371289)
【キーワード】有機半導体 / 単結晶 / メカノエレクトロニクス / 分子振動 / スピントロニクス (他13件)
【概要】本研究課題実践により半導体における電子電荷・スピン輸送において大きく理解が進展し、特に無機半導体で用いられている電子輸送の標準理論に柔らかいフォノンの効果を取り入れることが重要であることを世界に先駆けて報告した。さらに、室温での電界効果特性測定、磁場中及び低温での電子物性計測・電子スピン共鳴実験等によってスピン輸送の実験的研究をおこない、有機半導体が高い移動度と1ミリ秒以上の長いスピン緩和時間とを...
【工学】総合工学：量子井戸 ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体量子構造による円偏光の高偏極長スピン寿命電子への変換(19K05313)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】半導体量子構造 / スピントロニクス / 化合物半導体 / スピン緩和 / 時間分解測定 (他11件)
【概要】光励起によるスピン偏極率の向上と長寿命化を図るために、GaAs量子井戸の隣にAlGaAsバリア層を介してタイプII型AlAs量子井戸を積層したタイプII型トンネル双量子井戸のトンネル時間とスピン緩和時間を測定した。その結果、バリア層が異なるとスピン緩和時間の励起光強度依存性が異なることが明らかになった。また、III-V族化合物半導体のスピン緩和の知見を広げ長時間化をはかるためにGaAs/AlGaA...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
❏エネルギー依存スピン分極率の人工的デザイン技術の開拓(26630123)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 分子線エピタキシー / 量子効果 / ヘテロ構造 / 量子井戸 (他9件)
【概要】強磁性量子へテロ構造の理想系と言える強磁性半導体を用いた系で基礎研究を進め、強磁性転移により量子効果が増強されることや量子効果により磁気異方性が変化することを初めて明らかにした。半導体Geやそれをベースとした強磁性半導体GeFe上に高品質なFe/MgO単結晶を成長できることを明らかにし、それらの系で世界で初めてトンネル磁気抵抗効果(TMR)を観測した。Fe量子井戸を有するFe/MgO/Fe/MgO...
【工学】総合工学：量子効果 ／スピントロニクスを含む研究件
❏エネルギー依存スピン分極率の人工的デザイン技術の開拓(26630123)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 分子線エピタキシー / 量子効果 / ヘテロ構造 / 量子井戸 (他9件)
【概要】強磁性量子へテロ構造の理想系と言える強磁性半導体を用いた系で基礎研究を進め、強磁性転移により量子効果が増強されることや量子効果により磁気異方性が変化することを初めて明らかにした。半導体Geやそれをベースとした強磁性半導体GeFe上に高品質なFe/MgO単結晶を成長できることを明らかにし、それらの系で世界で初めてトンネル磁気抵抗効果(TMR)を観測した。Fe量子井戸を有するFe/MgO/Fe/MgO...
❏鉄系キャリア誘起強磁性半導体材料と次世代スピンデバイスの創製(24686040)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】PHAN Namhai (PHAM NAM HAI / PHAM NAM・HAI) 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50571717)
【キーワード】強磁性半導体 / 量子効果 / スピントロ二クス / キャリア誘起強磁性 / スピントランジスタ (他6件)
【概要】本研究では半導体スピンデバイスの応用に向けて、鉄系キャリア誘起強磁性半導体材料とそれを用いた次世代スピンデバイスの基盤技術を確立することを目標として、研究開発を行った。その結果、次の主な成果が得られた。（１）世界初ｎ型電子誘起強磁性半導体(In,Fe)Asの作製に成功した。 (2)(In,Fe)As量子井戸における量子サイズ効果の観測および波動関数制御による強磁性変調の世界初の実証に成功した。 (...
【工学】総合工学：へテロ構造 ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性(16H02095)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / 強磁性半導体 / ヘテロ構造 / スピン依存伝導 / 強磁性転移温度 (他20件)
【概要】低消費電力・機能性デバイスに向けた強磁性/半導体融合系の創出とそのスピン物性の研究を行い、材料物性、機能実現、デバイスの各領域で大きな成果を得た。室温以上の高い強磁性転移温度をもつｐ型およびｎ型強磁性半導体(GaFeSb, InFeSb)の作製に成功した。非磁性半導体/強磁性半導体からなる二層ヘテロ構想を作製し、新しい電子伝導現象（大きな磁気抵抗効果）を発見、この構造をトランジスタに加工しゲート電...
【工学】総合工学：スピン ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏将来のスピンデバイス応用のための強磁性単層薄膜におけるスピン軌道トルクの制御(20F20366)
【研究テーマ】
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2020-11-13 - 2023-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】スピン / スピン軌道トルク / 磁化反転 / 強磁性半導体 / 垂直磁化 (他8件)
【概要】本研究では、エピタキシャル成長により垂直磁気異方性をもつ単一の強磁性半導体GaMnAs薄膜をInGaAs/GaAs 基板上に形成し、垂直磁気異方性をもつGaMnAs薄膜に電流を流すことにより、スピン軌道トルク(SOT)によるきわめて高効率の磁化反転に成功した。さらにこれは単一の磁性層でありながらGaMnAs中のDresselhaus型スピン軌道相互作用により電流がスピン流に変換され、スピン軌道トル...
❏反強磁性体を用いたスピントロニクスの実験的研究(18F17026)
【研究テーマ】物性Ⅱ(実験)
【研究種目】特別研究員奨励費
【研究期間】2018-04-25 - 2019-03-31
【研究代表者】中辻 知 東京大学, 物性研究所, 教授 (70362431)
【キーワード】spin / Hall / effect / antiferromagnetism / spintronics (他6件)
【概要】The manipulation of pure spin current has been extensively studied in polycrystalline or single crystalline heavy metals, ferromagnetic metals and their alloys. Recently, strong interests have been fo...
【工学】総合工学：タイヤモンド ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性ハーフメタル／ダイヤモンド半導体ヘテロ接合を用いた新規スピンデバイスの開発(24560372)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10393737)
【キーワード】スピントロニクス / 半導体 / ダイヤモンド / ハーフメタル / ホイスラー (他13件)
【概要】本研究ではスピントランジスタの実現の為の最重要課題である強磁性体から半導体への高効率スピン注入に関して、長スピン拡散長等の優れた特徴を持つダイヤモンド半導体と強磁性ハーフメタルCo2MnSi(CMS)を組合せて達成する試みを行った。研究成果として、高効率スピン注入に必須となる急峻なハーフメタルCMS/ダイヤモンド半導体界面が～300℃でのCMSの低温成長により得られる事を明らかにし、CMS/高濃度...
❏ダイヤモンド半導体/強磁性体ハイブリッド構造による新規スピンデバイスの創製(22760250)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2010 - 2011
【研究代表者】植田 研二 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (10393737)
【キーワード】量子デバイス・スピンデバイス / ダイヤモンド / ダイヤモンド半導体 / 強磁性 / スピン注入 (他11件)
【概要】本研究では、ダイヤモンド半導体と強磁性体を融合する事により、新規スピンデバイスを作製する事を目的とした。その結果、以下の3つの重要な成果を得た。 (1)ダイヤモンド上で強磁性ホイスラーハーフメタル(Co_2MnSi)がエピタキシャル成長する事を初めて見出した。(2)ダイヤモンド半導体を用いた強磁性ショットキー接合を作製し、障壁高さが強磁性体の仕事関数の選択により制御可能である事を示した。(3)強磁...
【工学】総合工学：酸化物 ／スピントロニクスを含む研究件
❏中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】磁化反転
【研究代表者】トンネル磁気抵抗効果
【キーワード】電界効果
【概要】本研究計画では、フラットバンドと呼ばれるエネルギー分散のないバンド構造を持った遷移金属酸化物を高品質薄膜化し、その電子相を制御することによって、フラットバンド構造において発現が予想されている種々の量子物性の観測とその機能化を目指している。 とりわけ遷移金属酸化物の中でも、パイロクロア型酸化物（A2B2O7、A = Sn, Pb; B = Nb, Ta）を対象とし、高品質薄膜作製および、化学置換によ...
❏電子軌道制御を利用した新しい超低消費電力磁化スイッチング(19K21960)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2021-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他11件)
【概要】ペロブスカイト酸化物ヘテロ構造LaSrMnO3/SrTiO3/LaSrMnO3において、15～200 mV程度の極低電圧かつ、0.01 A/cm2という従来の磁化反転方式に必要な電流密度の約8桁小さな電流密度で、磁化を膜面内で90度回転させることに成功した。 オールエピタキシャル強磁性半導体GaMnAs単膜において、電流を流すだけで、磁化を反転できることを明らかにした。さらにGaMnAsの膜厚を変...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
【工学】総合工学：半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分21050:電気電子材料工学関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】遷移金属カルコゲナイド
【研究代表者】半導体
【キーワード】強磁性半導体
【概要】MoS2薄膜の(1)磁化測定と(2)磁気抵抗測定の二つの研究テーマを学部学生と協力して平行して実施した。(1) MoS2薄膜の磁化特性の測定については、研究開始当初からの懸念事項として、基板の反磁性の影響が大きく、適切な磁化測定が阻害される問題があった。これは、基板の厚さがコンマ数ミリであるのに対し、MoS2薄膜は数nm程度と桁違いに薄いためである。まず、これに対する対策を講じた。方法は、通常用い...
❏超高品質ヘテロエピタキシャル技術による革新的高効率スピン流制御(18H03860)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2018-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】大矢 忍 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (20401143)
【キーワード】スピントロニクス / 磁化反転 / トンネル磁気抵抗効果 / 電界効果 / 分子線エピタキシー (他17件)
【概要】本研究では、超高品質単結晶ヘテロ構造の作製技術を用いることにより、物質が本来内因するスピンに依存した機能性を新たに開拓することを目標とした。実際に、酸化物の二次元電子ガスを用いて極めて高効率のスピン流電流変換に成功した。半導体ベースの強磁性材料において、強磁性体単一層に電流を流すだけで磁化反転が起こることを見出し、世界最小電流密度での磁化反転に成功した。酸化物磁気トンネル接合において、強磁性酸化物...
❏二次元層状物質を用いたドーピングフリー強磁性半導体の開発(18K13785)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】宗田 伊理也 東京工業大学, 工学院, 助教 (90750018)
【キーワード】スピントロニクス / 遷移金属カルコゲナイド / 半導体 / 強磁性半導体 / バレートロニクス
【概要】強磁性半導体は磁性不純物をドーピングすることで半導体を強磁性にしている。キュリー温度を上げるためには、磁性不純物濃度を増大させる必要があるが、一方で電子移動度の低下をまねいてしまう。遷移金属カルコゲナイドMoS2は、シリコンを超える次世代半導体としての期待があり、多結晶グレイン境界や格子欠陥を含むと強磁性を示すことが知られており、ドーピングフリー強磁性半導体として期待ができる。本研究では、まずスパ...
【工学】総合工学：ナノ構造 ／スピントロニクスを含む研究件
❏小区分21060:電子デバイスおよび電子機器関連(0)
【研究テーマ】2018
【研究種目】スピントロニクス
【研究期間】磁性薄膜
【研究代表者】誘電体
【キーワード】交流インピーダンス特性
【概要】磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様...
❏強磁性ナノ構造を用いた光照射巨大磁気誘電デバイスの創製(19K22093)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(萌芽)
【研究期間】2019-06-28 - 2022-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / ナノ構造 / 磁性 / 誘電率 / 光学
【概要】絶縁体中に磁気ナノ微粒子が分散した磁気グラニュラー素子は、磁気抵抗効果、磁気誘電効果、ファラデー効果など、磁性、誘電性、光に関連した興味深い現象を示す。本研究課題では、2次元磁気ナノグラニュラー素子において、光照射磁気誘電現象の発現を目指すととも、そのメカニズムを明らかにすることを目的とした。その結果、本素子において、光抵抗効果、及び光キャパシタンス効果の観測に成功した。また、それぞれの実験結果は...
❏磁気トンネル接合における電圧誘起型巨大磁気キャパシタンス効果の発現(18H01485)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 電気容量 (他7件)
【概要】近年、磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。中でも、2層の磁性体の間に絶縁体が挟まれた磁気トンネル接合(MTJ)は、室温にて巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果を示すことから盛んに研究が進められている。本研究課題では、絶縁層としてMgOを用い...
【工学】総合工学：化合物半導体 ／スピントロニクスを含む研究件
❏半導体量子構造による円偏光の高偏極長スピン寿命電子への変換(19K05313)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】半導体量子構造 / スピントロニクス / 化合物半導体 / スピン緩和 / 時間分解測定 (他11件)
【概要】光励起によるスピン偏極率の向上と長寿命化を図るために、GaAs量子井戸の隣にAlGaAsバリア層を介してタイプII型AlAs量子井戸を積層したタイプII型トンネル双量子井戸のトンネル時間とスピン緩和時間を測定した。その結果、バリア層が異なるとスピン緩和時間の励起光強度依存性が異なることが明らかになった。また、III-V族化合物半導体のスピン緩和の知見を広げ長時間化をはかるためにGaAs/AlGaA...
❏ＩｎＧａＡｓ系量子井戸におけるメゾスコピック・スピン輸送効果の検証(23360001)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】古賀 貴亮 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (30374614)
【キーワード】スピントロニクス / メゾスコピック物理 / ラシュバ効果 / スピン軌道相互作用 / 半導体量子井戸 (他19件)
【概要】InP格子整合系InGaAs量子井戸に関して、ゼロ磁場スピン分離項を定量的明らかにした。これまで定量的な解明に至らなかったRashba項の存在を初めて明確に示すとともに、その大きさについても定量的な解明を行った。具体的には、極低温での磁気伝導度に見られる弱反局在効果の理論解析により、Rasha係数αと井戸内電場<Ez>の間の厳密な比例関係を示すことに初めて成功した。また、この系でのDr...
❏光による結合量子ドットのスピン操作(18360042)
【研究テーマ】応用光学・量子光工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2006 - 2008
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】光プロセシング / 量子ドット / スピントロニクス / スピン / 化合物半導体 (他6件)
【概要】半導体量子ドットのスピンを光によって操作するには、高いスピン偏極率や、長いスピン緩和時間の実現が望まれる。本研究では、均一性が高い量子ドットの第二励起準位で、円偏光励起によって45%もの高いスピン偏極率の初期値が得られることを明らかにした。また、柱状の形状を持ち縦方向に量子力学的に結合したコラムナ量子ドットで、円偏光励起によって5.3 nsもの長いスピン緩和時間が得られることを明らかにした。 ...
【工学】総合工学：第一原理計算 ／スピントロニクスを含む研究件
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性デバイスの創製(16H06332)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 副拠点長 (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / スピン軌道相互作用 (他9件)
【概要】界面原子層成長制御、磁気分光、第一原理計算を結集することにより、界面スピン軌道結合を微視的に解明し、その学術基盤の構築とデバイス応用を狙った。まず、教科書の記述の更新につながる成果としては、界面磁気異方性の微視的理解であり、物質系ごとに軌道磁気モーメントの異方性と軌道四極子それぞれの役割を直感的理解とともに明らかにした。界面原子層成長制御が一層の進歩を遂げ、室温の世界記録となる異方性トンネル磁気抵...
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性機能の創出(16H02100)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道結合 / 界面 / 放射光分光 / 第一原理計算
【概要】研究内容を一層充実させた基盤研究(S)に採択されたため、本研究課題は廃止となり、実質研究期間は２ヶ月となった。そのため、予備的な成果を得るにとどまったが、研究は基盤研究(S)に引き継がれている。２ヶ月間の主な成果としては、以下の通りである。 (1) 磁性金属/非磁性体界面におけるRashbaスピン軌道相互作用による垂直磁気異方性発現の可能性を検討した。現実に作製可能なAu(111)を利用した界面に...
❏酸化物希薄磁性体における強磁性発現機構の解析(26630325)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】山本 知之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (40298196)
【キーワード】希薄磁性体 / 局所環境解析 / X線吸収端近傍微細構造 / 第一原理計算 / シンクロトロン放射光 (他7件)
【概要】磁性を持たない非磁性物質に，数at%程度の磁性元素を添加することにより強磁性を示す物質は希薄磁性体と呼ばれる．希薄磁性体は，現在広く用いられている電子や光を利用したエレクトロニクスやフォトニクス技術に次いで，スピンを利用したスピントロニクス技術への応用が期待されている．本研究では，従来の磁性理論のみでは説明が難しい，希薄磁性体における磁性発現機構の解明に向けて，原子レベルでの磁性元素の局所環境評価...
【工学】総合工学：表面 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピン偏極陽電子消滅の基礎構築と新奇スピン現象の解明(24310072)
【研究テーマ】量子ビーム科学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】河裾 厚男 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, 研究員 (20354946)
【キーワード】スピン / 陽電子 / スピントロニクス / 磁性 / 表面 (他23件)
【概要】3d及び4f強磁性金属のスピン偏極陽電子消滅実験を通じて、その手法の基礎を構築した。さらにその応用研究の結果、(i)ホイスラー合金Co2MnSiとNiMnSbが高いハーフメタル性を持っていること、(ii)Pd,Pt,Ta,W及びBi/Ag最表面において電流駆動によるスピン偏極が起こること、(ii)ZnOとSnO2中のカチオン空孔に外部磁場で揃う磁気モーメントが付随すること、などを見出した。 ...
❏スピン偏極走査ポテンショメトリ装置の開発と微細加工した表面ラシュバ系のスピン伝導(23686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】平原 徹 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30451818)
【キーワード】表面 / スピントロニクス / 物性実験 / 表面・界面 / ナノスケール電気伝導測定技術 (他7件)
【概要】本研究の目的は微小領域の電位分布測定が可能な走査トンネルポテンショメトリ(STP)測定を行い、表面ラシュバ系の電荷・スピン伝導を検出することであった。そのために超高真空、低温、強磁場下で動作する走査トンネル顕微鏡(STM)を建設した。そしてSTP測定用の回路をこのSTM装置に組み込み、電流印加時の表面形状測定と局所電位測定が同時に行えることを実証した。具体的にはSi(111)表面上に作成できるBi...
【工学】総合工学：界面 ／スピントロニクスを含む研究件
❏分子/金属界面のスピン流-電流相互変換(19K15431)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2019-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】一色 弘成 東京大学, 物性研究所, 助教 (80812635)
【キーワード】スピン流 / 分子 / 界面 / スピントロニクス
【概要】これまでにスピントロニクスの分野で注目されていなかった分子の性質を使って、新たなスピン機能を発現する界面を作り出すことを目的に研究を遂行した。鉛(II)フタロシアニンと銅の界面で、分子/金属界面における高効率スピン流-電流変換(逆エデルシュタイン効果)を初めて実証した。分子が金属表面にちょうど1分子層積層されたときに、その変換効率が最大になることがわかった。本研究により、効率的なスピン機能を持った...
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性機能の創出(16H02100)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2016-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / スピン軌道結合 / 界面 / 放射光分光 / 第一原理計算
【概要】研究内容を一層充実させた基盤研究(S)に採択されたため、本研究課題は廃止となり、実質研究期間は２ヶ月となった。そのため、予備的な成果を得るにとどまったが、研究は基盤研究(S)に引き継がれている。２ヶ月間の主な成果としては、以下の通りである。 (1) 磁性金属/非磁性体界面におけるRashbaスピン軌道相互作用による垂直磁気異方性発現の可能性を検討した。現実に作製可能なAu(111)を利用した界面に...
❏極性酸化物上の金属超薄膜の磁性に関する研究(15K13359)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2015-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】千葉 大地 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (10505241)
【キーワード】界面 / 極性酸化物 / 強磁性超薄膜 / 金属強磁性体 / スピントロニクス (他6件)
【概要】強磁性体/酸化物積層構造は、スピントロニクスデバイスの性能を決める鍵の一つである。しかし、酸化物の電気的な極性が、隣接する強磁性層に与える効果はよく分かっていなかった。本研究では、ZnO基板のZn・O両極性面上に直接製膜したCo超薄膜の磁気的・構造的特性を調べた。磁気異方性とキュリー温度は、異なる極性面上に製膜された試料間で全く異なることが分かった。Co/O極性面の界面はやや拡散的であり、Co/Z...
【工学】総合工学：ヒ化ガリウム(GaAs) ／スピントロニクスを含む研究件
❏光・磁気駆動型マイクロアクチュエータの基礎研究(15656044)
【研究テーマ】設計工学・機械機能要素・トライボロジー
【研究種目】萌芽研究
【研究期間】2003 - 2004
【研究代表者】進士 忠彦 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (60272720)
【キーワード】マイクロアクチュエータ / 光誘起磁性体 / スピントロニクス / 偏光 / GaAs (他7件)
【概要】本研究では,はじめに,GaAs-Fe/GaAs薄膜を,二層成長によって作製し,その磁化測定や,X線回折測定を行なうことで試料の評価を行なった.200℃の低温で作製した二層成長試料に,熱処理を加えることによって,約0.9×10^<-9>Wb/mの大きな光誘起磁化変化を示す試料を作製したが,試料の温度上昇による磁化変化の増加も含まれることが明らかになった.また,以前のアクチュエータで問題と...
❏磁性体ドットを埋め込んだ半導体薄膜と光変調磁性(12450007)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2000 - 2003
【研究代表者】宗片 比呂夫 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (60270922)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性体・半導体複合構造 / 光磁化 / メタマグネット / 協同現象 (他17件)
【概要】申請者はGa-Fe-As化合物磁性体を内包したGaAs薄膜に光を照射すると室温で磁化率が可逆的に変化する現象「光誘起磁性」を見出したがその起源は全く未解明であった。本研究は、なぜGaAs-Fe系において「光誘起磁性」が発現するのかを4年間で追究し、半導体・磁性体融合(複合)系による機能性ナノ構造を世界に先駆けて呈示することを目的としている。また、GaN系複合薄膜についても検討した。 様々な堆積方法...
【工学】総合工学：先端機能デバイス ／スピントロニクスを含む研究件
❏室温で不揮発動作可能な反強磁性/絶縁体-強磁性/金属スイッチング素子の開発(16K14377)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2016-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】片瀬 貴義 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90648388)
【キーワード】薄膜トランジスタ / 酸化・還元 / 電気化学 / 不揮発メモリ / 酸化物磁性体 (他10件)
【概要】室温で電気と磁気の信号を同時に不揮発制御可能な新機能スイッチング素子の開発を目的とし、含水多孔質ガラスをゲート絶縁体とする薄膜トランジスタ（TFT)構造を利用して、ペロブスカイト酸化物の酸素濃度を自在変調する薄膜固体デバイスの創製に挑戦した。SrCoOxを活性層に適用し、室温・大気中でゲート電圧を印加することで、反強磁性/絶縁体SrCoO2.5と強磁性/金属SrCoO3の不揮発な可逆制御に成功した...
❏化学制御Chiralityが拓く新しい磁性(25220803)
【研究テーマ】機能物性化学
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31
【研究代表者】井上 克也 広島大学, 理学研究科, 教授 (40265731)
【キーワード】磁性 / キラル磁性 / 先端機能デバイス / 結晶育成 / スピントロニクス (他16件)
【概要】キラル磁性体の結晶育成では、分子性キラル磁性体では左右作り分けを含め、育成方法を確立した。無機キラル磁性体では、溶液からの結晶化、フラックス法、レーザーFZ、単一キラルドメイン結晶の育成に成功した。現在では最大数cmのキラル単一ドメイン結晶について、共同研究者に測定サンプルとして提供している。キラル磁性体のスピン位相整列による新規物性では、磁化の離散性、磁気抵抗の離散効果など発見し、論文発表、文科...
【工学】総合工学：グラフェン ／スピントロニクスを含む研究件
❏超伝導スピントロニクス(25247051)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】勝本 信吾 東京大学, 物性研究所, 教授 (10185829)
【キーワード】スピントロニクス / 超伝導トランジスタ / 希薄磁性半導体 / 超伝導近接効果 / スピン３重項超伝導 (他17件)
【概要】近接効果により２次元電子系内に生じた超伝導電流を，スピンホール効果によってスイッチすることに成功した．また，このような超伝導接合が，トラップ磁束によって0接合からπ接合へと変化する現象を見出した．希薄磁性半導体(In,Fe)Asを近接効果で超電導状態にし，これがスピン３重項超伝導である可能性が高いことを見出した． スピン軌道相互作用が強い系の量子点接合で強いスピン偏極が起こることを検証し，特に単伝...
❏グラフェンにおけるナノエレクトロニクスとスピントロニクス(20840011)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】江澤 雅彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教 (10504805)
【キーワード】グラフェン / 半導体 / ナノエレクトロニクス / スピントロニクス / 量子ドット (他11件)
【概要】グラフェン及びグラフェン派生物質に付随する物理現象は,現在の物性物理で最も注目を集めている物の一つである.特に,グラフェンを一次元状に切り出したグラフェン・ナノリボンに関しては多くの研究がなされている.同様に重要な物質として,グラフェン・ナノディスクがある.これは閉じた境界を持つグラフェン派生物である.このナノディスクという新しい物理系の豊かな電磁的性質を明らかにし,バンド構造などの基礎的物性から...
【工学】総合工学：表面・界面物性 ／スピントロニクスを含む研究件
❏巨大トンネル磁気キャパシタンス効果の発現とメカニズム解明(21H01397)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2021-04-01 - 2024-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / トンネル接合 / キャパシタンス / 誘電体論 (他8件)
【概要】磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス(MC)効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。MC効果は時間反転対称性と空間反転対称性が破れている系で観測されることから基礎物理学の観点からも興味深い。これまでにMC効果はマルチフェロイック材料、スピントロニクスデバイス、磁気スーパーキャパシタなど、様...
❏磁気トンネル接合における電圧誘起型巨大磁気キャパシタンス効果の発現(18H01485)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】海住 英生 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 電気容量 (他7件)
【概要】近年、磁場によりキャパシタンス(＝電気容量)が変化する磁気キャパシタンス効果は、高感度磁気センサ、省エネメモリ、大容量蓄電材料への応用が期待されていることから、国内外で大きな注目を集めている。中でも、2層の磁性体の間に絶縁体が挟まれた磁気トンネル接合(MTJ)は、室温にて巨大なトンネル磁気キャパシタンス(TMC)効果を示すことから盛んに研究が進められている。本研究課題では、絶縁層としてMgOを用い...
❏界面スピン軌道結合の微視的解明と巨大垂直磁気異方性デバイスの創製(16H06332)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2016-05-31 - 2021-03-31
【研究代表者】三谷 誠司 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 副拠点長 (20250813)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性 / 表面・界面物性 / 超薄膜 / スピン軌道相互作用 (他9件)
【概要】界面原子層成長制御、磁気分光、第一原理計算を結集することにより、界面スピン軌道結合を微視的に解明し、その学術基盤の構築とデバイス応用を狙った。まず、教科書の記述の更新につながる成果としては、界面磁気異方性の微視的理解であり、物質系ごとに軌道磁気モーメントの異方性と軌道四極子それぞれの役割を直感的理解とともに明らかにした。界面原子層成長制御が一層の進歩を遂げ、室温の世界記録となる異方性トンネル磁気抵...
【工学】総合工学：結晶成長 ／スピントロニクスを含む研究件
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
❏化学制御Chiralityが拓く新しい磁性(25220803)
【研究テーマ】機能物性化学
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2013-05-31 - 2018-03-31
【研究代表者】井上 克也 広島大学, 理学研究科, 教授 (40265731)
【キーワード】磁性 / キラル磁性 / 先端機能デバイス / 結晶育成 / スピントロニクス (他16件)
【概要】キラル磁性体の結晶育成では、分子性キラル磁性体では左右作り分けを含め、育成方法を確立した。無機キラル磁性体では、溶液からの結晶化、フラックス法、レーザーFZ、単一キラルドメイン結晶の育成に成功した。現在では最大数cmのキラル単一ドメイン結晶について、共同研究者に測定サンプルとして提供している。キラル磁性体のスピン位相整列による新規物性では、磁化の離散性、磁気抵抗の離散効果など発見し、論文発表、文科...
❏電圧印加時の電子分光による強磁性半導体のキャリア誘起磁性に関する研究(24686007)
【研究テーマ】薄膜・表面界面物性
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2012-04-01 - 2015-03-31
【研究代表者】岡林 潤 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70361508)
【キーワード】電子分光 / 磁気分光 / スピントロニクス / 界面 / 磁気円二色性 (他11件)
【概要】磁性不純物や界面が誘起する磁気相互作用の創出を目的として、外場による相互作用の操作を目指した研究を展開してきた。そのための内殻電子・磁気分光測定装置の立ち上げを行い、スピンと軌道磁気モーメントの計測を進めた。これにより、酸化物半導体の酸素欠陥を介した交換相互作用について、ドナー準位を介した交換相互作用を検討した。また、強磁性合金と酸化物MgOの界面での垂直磁気異方性を誘起する起源が、FeとOの化学...
【工学】総合工学：電子デバイス・機器 ／スピントロニクスを含む研究件
❏エピタキシャルフェライトヘテロ構造の創製とスピン機能デバイスへの応用(26289086)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】電子材料 / 結晶成長 / 磁性材料 / 電子デバイス / スピントロニクス (他9件)
【概要】スピン自由度を利用したスピン電界効果型トランジスタの特性を最大限に発揮するための要素技術として、ハーフメタル特性をもつニッケルフェライト、コバルトフェライトに着目して、これらの薄膜の作製法を確立すると共に超薄膜における物性を明らかとした。　１つの研究項目として、シリコン基板上に良好な特性をもつニッケルフェライト薄膜を作製して、良好な物性とSiOxを形成しない作製条件を見出した。また、コバルトフェラ...
❏スピンフィルター磁性ヘテロ構造の創製と集積デバイスへの応用(23686049)
【研究テーマ】電子・電気材料工学
【研究種目】若手研究(A)
【研究期間】2011-04-01 - 2014-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】crystal growth / spintronics / 結晶成長 / スピンエレクトロニクス / 電子・電気材料 (他7件)
【概要】本研究での目標であるスピンフィルター磁性ヘテロ構造を創製するために、Si基板上にエピタキシャル薄膜緩衝層を作製することがその基盤となる。この課題について特に取組み、γ-Al2O3層の電子ビーム蒸着法による作製やパルスレーザー堆積法による作製、それらに加え、意図的に酸化したSi基板上に、パルスレーザー堆積法、或いはKセルによってAl薄膜を堆積して熱により固相成長する方法もおこなった。 高速反射電子回...
【工学】総合工学：熱工学 ／スピントロニクスを含む研究件
❏スピンフォノニクスの創生(15H02012)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(A)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
【キーワード】スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果 / スピンペルチェ効果 / マグノン (他13件)
【概要】スピントロニクスとフォノニクスの融合により、熱スピン変換の高性能化・自在制御に資する物理と材料技術を開拓した。主な研究対象は、熱流からスピン流を生成するスピンゼーベック効果と、その逆効果であるスピンペルチェ効果である。スピンゼーベック効果の系統的な測定により、ナノ構造化によるマグノン・フォノン伝搬の独立制御、及び磁気弾性結合を介した熱的スピン流生成を実現した。さらにロックインサーモグラフィ法に基づ...
❏スピン波熱移送の制御と冷却効果の観測(26286041)
【研究テーマ】応用物性
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31
【研究代表者】AN TOSHU (安東秀 / AN TOSHU(安東秀)) 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70500031)
【キーワード】スピンエレクトロニクス / 熱工学 / 排熱利用 / エネルギー効率 / 磁性 (他11件)
【概要】先ず、スピン波熱移送効果の原理の解明に取り組み、イットリウム鉄ガーネット(YIG)磁性体試料において励起スピン波の周波数依存性を観測した。励起スピン波において、低周波数では試料端でのスピン波熱移送効果が観測されるが、高周波数ではより試料内側に効果がシフトして観測されることを明らかにした。続いてスピンホール効果によるスピン波熱移送効果の制御を試みた。YIG試料上に製膜されたプラチナ薄膜やタングステン...
【工学】総合工学：薄膜 ／スピントロニクスを含む研究件
❏4f磁性トポロジカル半金属薄膜における量子輸送現象の開拓(22K20353)
【研究テーマ】
【研究種目】研究活動スタート支援
【研究期間】2022-08-31 - 2024-03-31
【研究代表者】西早 辰一 東京工業大学, 理学院, 助教 (80966078)
【キーワード】トポロジカル半金属 / 薄膜 / 量子輸送現象 / 磁性 / スピントロニクス
【概要】
❏フラットバンド構造を持った酸化物薄膜における電子相制御と機能性開拓(20K15168)
【研究テーマ】
【研究種目】若手研究
【研究期間】2020-04-01 - 2023-03-31
【研究代表者】藤田 貴啓 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (60839687)
【キーワード】酸化物 / 薄膜 / エレクトロニクス / スピントロニクス
【概要】本研究計画では、フラットバンドと呼ばれるエネルギー分散のないバンド構造を持った遷移金属酸化物を高品質薄膜化し、その電子相を制御することによって、フラットバンド構造において発現が予想されている種々の量子物性の観測とその機能化を目指している。 とりわけ遷移金属酸化物の中でも、パイロクロア型酸化物（A2B2O7、A = Sn, Pb; B = Nb, Ta）を対象とし、高品質薄膜作製および、化学置換によ...
❏III-V族化合物半導体ベーススピントランジスタの開発(26630150)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2014-04-01 - 2016-03-31
【研究代表者】中根 了昌 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50422332)
【キーワード】スピントロニクス / 強磁性薄膜 / 電子材料 / 半導体デバイス / 薄膜 (他6件)
【概要】本研究は、III-V族化合物半導体チャネルを持つスピン電界効果型トランジスタを実現することを最終目的として、自己整合技術に応用可能な強磁性体メタルソースドレイン電極のアニールによる作製とその物性評価をおこなった。 InGaAs基板上にMnを堆積して作製した合金は、多相となり、強磁性相はなかった。MnP基板上にMnを堆積して作製した合金はエピタキシャル成長をした単相の強磁性体となり、非常に有望である...
【工学】総合工学：マイクロ・ナノデバイス ／スピントロニクスを含む研究件
❏強磁性ナノ接合を用いた巨大磁気キャパシタンス効果素子の創製(15H03981)
【研究テーマ】電子デバイス・電子機器
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】海住 英生 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (70396323)
【キーワード】スピントロニクス / 磁性ナノ薄膜 / 誘電体 / 交流インピーダンス特性 / 磁性薄膜 (他13件)
【概要】電子の電荷とスピンの2つの自由度を利用する「スピントロニクス」は、現代のエレクトロニクスを凌駕する次世代技術として期待され、近年大きな注目を集めている。本研究課題では、強磁性ナノ薄膜間に極薄絶縁層を挟んだスピントロニクス素子を作製し、磁気キャパシタンス効果を調べることを目的とした。その結果、これまでで最大の155%の磁気キャパシタンス比を観測することに成功した。これは従来値(=50%)の約3倍を示...
❏バイオデバイス用ナノ磁気センシング・システム(20310077)
【研究テーマ】マイクロ・ナノデバイス
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2008 - 2010
【研究代表者】北本 仁孝 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 准教授 (10272676)
【キーワード】ナノバイオ / スピントロニクス / 磁性ナノ粒子 / スピンエレクトロニクス / マイクロ・ナノデバイス
【概要】医療やバイオ分野においてタンパク質、DNA、ウイルスのような生体関連物質を高感度で検出するための標識となる磁気ビーズと磁気センサを用いたシステムの主構成要素とその統合について検討を行った。高分子を用いることで高い磁気応答性を有する鉄・白金合金ナノ粒子の集積体からなる磁気ビーズの作製に成功した。またそのビーズを検出するトンネル磁気抵抗効果型磁気センサを作製するための手法を開発し、マイクロ流体デバイス...
【総合生物】神経科学：超短パルスレーザー ／スピントロニクスを含む研究件
❏フェムト秒光パルスを用いた反強磁性体の超高速磁化制御(20760008)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2008 - 2009
【研究代表者】佐藤 琢哉 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40451885)
【キーワード】反強磁性体 / スピンダイナミクス / 超短パルスレーザー / 遷移金属酸化物 / スピントロニクス (他6件)
【概要】反強磁性体のスピン歳差運動の周波数はTHzオーダーに達し、強磁性のそれよりも桁違いに高いため、超高速な磁気記録が実現される可能性がある。本研究では、反強磁性体NiOにおいて円偏光パルス照射による非熱的なスピン制御を目指し、磁気光学ポンプ-プローブ測定を行った。NiOの反強磁性共鳴周波数と一致する1.1THzと約140GHzの振動が観測された。この結果は逆ファラデー効果、つまり円偏光パルスが試料内に...
❏線形・非線形磁気光学を用いた反強磁性磁化ダイナミクスの観測と超高速制御(19860020)
【研究テーマ】応用物性・結晶工学
【研究種目】若手研究(スタートアップ)
【研究期間】2007 - 2008
【研究代表者】佐藤 琢哉 東大, 生産技術研究所, 助教 (40451885)
【キーワード】反強磁性体 / スピンダイナミクス / 超短パルスレーザー / 遷移金属酸化物 / スピントロニクス (他6件)
【概要】反強磁性体の磁化ダイナミクスは強磁性体よりも桁違いに高速であり、超高速制御が可能であることが理論的に予測されている。我々はその実現を目指して研究を行っている。反強磁性体NiOはNeel温度が523Kと高く,室温で動作する交換バイアス物質として有望視されているため、試料として用いた。平成19年度においてはまず、NiO単結晶をフローティングゾーン法を用いて作製し、x線により111面に方位出しを行った。...
【医歯薬学】社会医学：ゆらぎ ／スピントロニクスを含む研究件
❏メゾスコピック系における非平衡スピン輸送の微視的理解とその制御(26220711)
【研究テーマ】物性Ⅰ
【研究種目】基盤研究(S)
【研究期間】2014-05-30 - 2019-03-31
【研究代表者】小林 研介 大阪大学, 理学研究科, 教授 (10302803)
【キーワード】メゾスコピック系 / スピントロニクス / 非平衡 / ゆらぎ / 近藤効果 (他14件)
【概要】微細加工技術を駆使して作製される微小な固体素子は、非平衡状態を定量的に観測・制御することのできる理想的な舞台の一つである。本研究では、精密な伝導度・ゆらぎ測定と種々の理論的アプローチを組み合わせることによって、固体中を電荷とスピンが輸送される微視的な過程を研究した。近藤効果・スピン流・熱流・ゆらぎの定理・端状態・超伝導接合などに対して本質的な新展開をもたらす多彩な成果を上げた。特に、非平衡状態にお...
❏生体ゆらぎを模倣するリラクサー・スピングラス材料創製と情報処理デバイス研究(21656158)
【研究テーマ】無機材料・物性
【研究種目】挑戦的萌芽研究
【研究期間】2009 - 2010
【研究代表者】田畑 仁 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (00263319)
【キーワード】ゆらぎ / リラクサー / スピングラス / 情報処理 / メモリデバイス (他11件)
【概要】表面プラズモンは、高感度なバイオセンシングに効果的な光学現象として知られており、表面プラズモン励起には、通常レーザーやランプ等の外部光源が必須である。極微表面での双極子ゆらぎとしてとらえて、"Lab on tip"で動作する表面センシング発光デバイスの創製に向けて、金属と酸化物半導体のハイブリッド構造の形成、及びその物理的性質の解明を目指した研究を実施した。更に、非調和の分子振動と...
【医歯薬学】薬学：光化学反応 ／スピントロニクスを含む研究件
❏無機ナノシートの光磁気物性の開拓とスピントロニクスへの展開(18K04710)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31
【研究代表者】山本 崇史 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (40532908)
【キーワード】磁性 / ナノシート / 磁性体 / 磁気物性 / 光化学反応 (他8件)
【概要】本研究課題では、次世代を担うスピントロニクスデバイスの開発を目指し、磁性を示す層状化合物、ならびにそれらを単層剥離させた磁性ナノシートを創出した。 磁性イオンを含む層状複水酸化物 (LDH) に関し、(i) 異種LDHの複合化によって負の次期交換相互作用が発現すること、(ii) 半導体ナノシートとの複合化によって磁気物性を光変調できること、を見いだした。 磁性イオンを含む遷移金属トリカルコゲナイド...
❏非線形現象に現れる特異性の幾何学的研究(26287009)
【研究テーマ】幾何学
【研究種目】基盤研究(B)
【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31
【研究代表者】泉屋 周一 北海道大学, 理学研究院, 特任教授 (80127422)
【キーワード】非線形現象 / 特異性 / 幾何学 / ラグランジュ特異点 / ルジャンドル特異点 (他22件)
【概要】当研究では、ラグランジュ部分多様体芽の間のラグランジュ同値と対応するグラフ型波面のある種の幾何学的同値関係が同じものである事を示した。その結果、ラグランジュ特異点論の様々な応用が見つかった。例えば、古典的微分幾何学への応用、双曲幾何学への応用、時空の幾何学への応用等の他に特異点を持つ曲面や写像の微分幾何学的研究への応用が含まれる。これらとは別に、この研究を通して、特異点論の量子力学への応用が新たに...
【医歯薬学】看護学：デバイス ／スピントロニクスを含む研究件
❏狭ギャップ強磁性半導体によるスピントロニクス材料の開拓とその応用(20K20361)
【研究テーマ】
【研究種目】挑戦的研究(開拓)
【研究期間】2020-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】田中 雅明 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30192636)
【キーワード】強磁性半導体 / スピントロニクス / 狭ギャップ半導体 / ヘテロ構造 / 分子線エピタキシー (他20件)
【概要】これまでの強磁性半導体の問題点をほぼすべて解決した。すなわち、1) Fe添加III-V族強磁性半導体を作製することにより、p 型とn 型の強磁性半導体を両方実現、2) キュリー温度Tcを室温より上げ、室温で強磁性を示す半導体を実現し、物性機能を最適化、機能を高度化、3) 強磁性の起源に関する統一的な理解と物質設計指針の確立、を達成した。さらに種々のヘテロ構造、デバイス構造を作製、巨大な磁気抵抗比を...
❏半導体量子構造による円偏光の高偏極長スピン寿命電子への変換(19K05313)
【研究テーマ】
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31
【研究代表者】竹内 淳 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80298140)
【キーワード】半導体量子構造 / スピントロニクス / 化合物半導体 / スピン緩和 / 時間分解測定 (他11件)
【概要】光励起によるスピン偏極率の向上と長寿命化を図るために、GaAs量子井戸の隣にAlGaAsバリア層を介してタイプII型AlAs量子井戸を積層したタイプII型トンネル双量子井戸のトンネル時間とスピン緩和時間を測定した。その結果、バリア層が異なるとスピン緩和時間の励起光強度依存性が異なることが明らかになった。また、III-V族化合物半導体のスピン緩和の知見を広げ長時間化をはかるためにGaAs/AlGaA...
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