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・Co・Mn・V・Sn・Pt・Pd・Ir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・量子物質・有機分子を組み合わせた多層膜を用い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、機能化し、応用に供すること研究目的である。 最近は特に磁性金属多層膜の界面磁性・電気磁気効果等のスピントロニクス現象の機構を電気測定及びX線分光により把握することに注力している。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を目指している。

(a) 特徴的なナノ構造を有する新物質・材料薄膜の例。ありふれた材料のFe・Pt・Pd等を原子レベルで積層し、新たな物性を示す新物質・材料薄膜デバイスを創成した。(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い、界面Pt層の電子状態の変化を見出した。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属薄膜における電気磁気効果の物理機構を解明した。
(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を見出した。

研究テーマ

  1. スピントロニクスデバイスのX線分光による機構解明
  2. 界面ナノ制御によるスピントロニクスデバイスの室温性能向上
  3. ワイル磁性体のスピントロニクスデバイス応用
  4. スピンダイナミクスによる脳型コンピューティング