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。

根据第一年的研究成果，在低温和室温测量环境下，不可能观察到响应栅极电场的输运特性有任何差异，因此我们实现了如图所示的研究目标很明显，为了实现这一目标，有必要选择与申请中指定的材料不同的材料。基于此，第二年我们重点研究了Pt/金属酞菁作为新材料体系。由于金属酞菁是单分子层状材料和绝缘体，因此选择该材料系统是因为预期其特性可以通过栅极电场相对容易地控制的材料系统。自旋电子学领域中金属酞菁体系的研究历史较短，并且是一个尚未进行足够实验的领域。在本实验中，我们试图阐明铁酞菁 (FePc) 中的局域磁矩对自旋输运性质的影响。使用加工成霍尔棒形状的元件进行磁阻测量的结果是，在使用FePc的样品中仅观察到经典磁阻效应，并且由量子干涉效应产生的磁阻校正消失。该实验结果表明，由于与 FePc 层中的局域磁矩相互作用，Pt 层中的自旋信息丢失。此外，当沿与霍尔棒结构的电流施加方向垂直的面内方向扫描外部磁场时，在使用FePc的样品中观察到负磁阻成分。该实验是第一个观察到有机分子材料中自旋电流注入的实验。从上述结果来看，FePc是一种具有局域磁矩的有机分子，作为磁性杂质影响相邻金属材料的输运性质，并且当具有强自旋轨道相互作用的材料相邻时，很明显，自旋角动量可以影响相邻金属材料的输运性质。被传输到 FePc 中的局域磁矩。

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）

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

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hiromu Gamou; S. Nishimura; M. Kohda;J. Nitta
通讯作者：
J. Nitta

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：
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;S. Miwa
通讯作者：
S. Miwa

Enhancement of spin current generation in epitaxial a-Ta/CoFeB bilayer

外延 a-Ta/CoFeB 双层中自旋电流产生的增强