酸素不純物の可逆的添加を利用した金属ベースのスピントランジスタの実現

利用可逆添加氧杂质实现金属基自旋晶体管

基本信息

批准号：
18J11981
负责人：
蒲生寛武
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１年目の研究結果を踏まえると、低温、室温それぞれの測定環境で、どちらもゲート電界に対する輸送特性の違いを観測することができなかったことから、申請書に示したような研究目標を達成するためには申請内容とは異なる材料選択を行うことが必要であることが明らかとなった。それを踏まえて２年目には、新たな材料系としてPt/金属フタロシアニン系に着目した。金属フタロシアニンは１分子層の層状材料であり、絶縁体であるから、ゲート電界による特性制御が比較的容易な材料系であると期待されるため、この材料系を選択した。スピントロニクスの分野における金属フタロシアニン系の研究は歴史が浅く、十分な実験がなされていない領域である。今回の実験では、鉄フタロシアニン(FePc)中の局在磁気モーメントがスピン輸送特性に与える影響を明らかにすることを試みた。ホールバー形状に加工した素子を用いて磁気抵抗測定を行った結果、FePcを用いた試料では古典的な磁気抵抗効果のみが観測され、量子干渉効果由来の磁気抵抗に対する補正が消失した。この実験結果は、Pt層内のスピン情報がFePc層内の局在磁気モーメントと相互作用して喪失したことを示している。更に、ホールバー構造の電流印加方向と垂直な面内方向に外部磁場を掃引した際には、FePcを用いた試料では負の磁気抵抗成分が観測された。この実験は、有機分子材料に対するスピン流の注入を初めて観測した実験となった。以上の結果から、局在磁気モーメントを有する有機分子であるFePcは、隣接する金属材料の輸送特性に対して磁性不純物として影響を及ぼし、スピン軌道相互作用の強い材料が隣接している場合には、スピン角運動量がFePc中の局在磁気モーメントに輸送可能であることが明らかとなった。

根据研究的第一年的结果，在低温和室温的测量环境中，无法观察到栅极电场的运输特征差异，因此我们实现了以应用形式显示的研究目标为了这样做，很明显，有必要从应用程序中选择其他材料。基于此，第二年，我专注于PT/Metal Futarocyanin作为新的材料系统。由于金属Futarocyanine是单个分子层的一层，并且是绝缘子，因此预计它将是一个相对容易的材料系统，用于通过门电场进行角色控制，因此选择了该材料系统。金属五叶甘氨酸在Spintronics领域是一个简短的历史，尚未进行足够的实验。在此实验中，我们试图阐明铁素烯醇（FEPC）对自旋传输特性的局部磁矩的影响。由于使用处理成孔形状的元件的磁性测量结果，仅观察到使用FEPC的样品，仅观察到经典的磁电阻效应，并且校正了从量子干扰效果中得出的磁电阻。该实验的结果表明，PT层中的自旋信息与FEPC层中的局部磁矩相互作用。此外，当外部磁场在Jolse杆结构的水平表面和垂直表面扫描时，使用FEPC在样品中观察到负磁电阻成分。该实验是第一次注入自旋式式有机分子材料的实验。基于上述结果，具有局部磁矩的有机分子对相邻金属材料作为磁杂质的运输特征有影响，并且与具有较强的旋转轨道相互作用的材料相邻。自旋角运动的量可以传输到FEPC期间的局部磁矩。

项目成果

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Detection of Spin Transfer from Metal to Molecule by Magnetoresistance Measurement

通过磁阻测量检测从金属到分子的自旋转移

DOI：
10.1021/acs.nanolett.9b03110
发表时间：
2020
期刊：
Nano Letters
影响因子：
10.8
作者：
H. Gamou;K. Shimose;R. Enoki;E. Minamitani;A. Shiotari;Y. Kotani;K. Toyoki;T. Nakamura;Y. Sugimoto;M. Kohda;J. Nitta;and S. Miwa,
通讯作者：
and S. Miwa,

Field-free current induced perpendicular magnetization switching property in epitaxial Ta/CoFeB/MgO structure

外延 Ta/CoFeB/MgO 结构中的无场电流感应垂直磁化翻转特性