Development of in situ Real Space Obserbation Method of Spin Transport

自旋输运原位真实空间观测方法的发展

基本信息

  • 批准号:
    18K19014
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 3.91万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-06-29 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

スピン圧とは、上向き電子の化学ポテンシャルと下向き電子の化学ポテンシャルの差のことを言うが、本研究はスピン圧を「局所的」かつ「電気的」に簡便に測定できる、メカニカルなプローブを開発することを目的としている。そのためにはスピン圧と電圧を変換するための機構をプローブ先端の微細なスペースに作りこむことが必要であるが、その原理に磁性体・非磁性体界面のスピン圧生成メカニズムを利用することを考えており、その構造や材質の選定が研究の要となっている。微細加工施設の使用可能時間が限られており、開発は遅れていたが、課題期間の延長により、プローブの経年変化を検討することができた。プローブにはスピン圧を測定するための異種金属接触が存在し、湿度と酸素濃度に敏感に反応するが、劣化の程度はプロセス各工程での洗浄プロセスの差によることがわかった。また、スピンの計測・注入効率がプローブ間で大きく異なる問題が従来から存在し、プローブ実用への大きな妨げとなっていたが、これはプローブ先端の実効的な接触面積によるもので、表面に保護層を用いることで改善が期待できることが判明した。保護層は、酸化されず、スピン拡散に優れ、キャリアが多く、摩耗の少ない物質である必要がある。炭素原子からなる層状物質であるグラフェンはスピンの拡散に優れ、安定した物質で摩耗に強い。特にスピン拡散長は通常の金属よりも10倍~100倍程度長く、スピン圧測定の配線として用いることで大幅な能力の向上が期待できる。このグラフェンを用いることができないか、プロセス設計を始めている。
自旋压力是指向上电子的化学势与向下电子的化学势之间的差异,这项研究开发了一种可以轻松“局部”和“电学”测量自旋压力的机械探针。 。为此,需要建立一种将自旋压力和电压转换到探针尖端微小空间的机制,其原理是利用磁性和非磁性界面处的自旋压力产生机制。本研究的关键是其结构和材料的选择。由于微加工设施的可用时间有限,开发被推迟,但项目期限的延长使我们能够检查探针随时间的变化。该探针具有用于测量旋转压力的不同金属触点,并且对湿度和氧气浓度敏感,但发现劣化程度是由于过程中每个步骤的清洁过程的差异造成的。另外,过去一直存在探针之间的自旋测量和注入效率差异很大的问题,这一直是探针实际使用的一大障碍,但这归因于探针的有效接触面积尖端受到表面保护,发现可以通过使用层来实现改进。保护层需要由不被氧化、自旋扩散优良、载流子多、磨损低的材料制成。石墨烯是一种由碳原子组成的层状材料,具有优异的自旋扩散性能,是一种稳定的材料,并且耐磨损。特别是,自旋扩散长度比普通金属长约10至100倍,因此将其用作自旋压力测量的布线有望显着提高性能。我们正在开始工艺设计,看看是否可以使用这种石墨烯。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

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    0
  • 作者:
    保原 麗;秋山 了太;長谷川 修司
  • 通讯作者:
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  • 通讯作者:
    辛 埴,松田 巌
純スピン流生成プローブの開発
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    保原 麗;秋山 了太;長谷川 修司
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    長谷川 修司

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    $ 3.91万
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    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

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