ISSP - The institute for Solid State Physics

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三輪研究室
准教授
三輪 真嗣
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私たちの研究グループでは、原子層成長技術を駆使して高品質かつ特徴的なナノ構造を用いた物性実験研究を行っている。具体的には半導体工学の超高真空薄膜成長技術をFe・V・Pt・Pd等の金属、MgO等の絶縁体、フタロシアニン等の有機分子に拡張し、異種材料界面を有する多層膜を用いる。ナノの世界では電子の自転角運動量に相当する「スピン」の性質が顕著に現れることに着目し、金属多層膜・有機分子超薄膜・トポロジカル量子物質を組み合わせて様々な量子スピントロニクス現象を発現するデバイスを創成している。作製した新物質・材料デバイスが示す新たな物性(物の性質)を見つけ、電子デバイスとして機能化し、応用に供すること研究目的である。最近の研究例として、磁性金属多層膜における界面磁性や電気磁気効果等のスピントロニクス現象を電気測定により現象論的に理解することに加え、X線分光等を用いた界面電子状態精査による機構把握がある。このような分光研究で得た知見を用いて室温巨大効果を示すデバイスの創成に注力している。


(a) 特徴的なナノ構造を有する新物質・材料薄膜の例。ありふれた材料であるFe・Pt・Pd等を原子レベルで積層することにより、新たな物性を示す新物質・材料薄膜デバイスを創成している。(b) X線磁気円二色性分光の結果。外部からMgO誘電層に電界をかけながら分光を行うことにより、界面Pt層の電子状態が変化することがわかた。このような高品質薄膜デバイス研究とX線分光研究の融合により、次世代不揮発性メモリの駆動技術として重要な磁性金薄膜における電気磁気効果の物理的理解が得られた。
(a) ナノ磁性体のスピンダイナミクスを利用した機能性デバイスの一例。(b) スピンダイナミクス及びポテンシャルの模式図。スピンポテンシャルを精密制御すると非線形効果が顕著になる。この非線形効果の利用により、ナノ磁性体のスピントルクダイオード効果の信号雑音比を向上させられることがわかった。

研究テーマ

  1. X線分光による界面磁性及びその電気的制御の機構解明
  2. 磁性多層膜デバイスの界面ナノ制御による巨大スピントルク
  3. 機能性分子を利用した金属-有機ハイブリッド薄膜デバイス物性
  4. ワイル磁性体の薄膜デバイス物性
  5. スピンダイナミクスによるレザバコンピューティング