ISSP - The institute for Solid State Physics

Organization
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大谷研究室
教授
大谷 義近
助教
一色 弘成
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20世紀末にスピン角運動量の流れであるスピン流という概念が登場し、電流とスピン流を結びつけて効果的に利用する学理体系としてスピントロニクスが発展してきた。過去10年の間にスピン流の生成・搬送・検出の方法が確立され、スピントロニクス研究は新たな局面を迎えた。最近では、電荷・スピン・フォノン・フォトン・マグノン等の準粒子が、固体中のスピンを媒介として、相互に変換されることがわかってきた。これらの『スピン変換』は、比較的単純な接合界面近傍のナノスケール領域で生じることが多いため、極めて優れた汎用性と応用性を持っている。我々の研究室では基礎的な磁気物理の視点から、スピン変換による新物性開拓とスピン変換の発現機構解明に取り組んでいる。また、微細加工技術を駆使して、スピン変換を自在に制御できるスピントロニクス素子の研究開発を行っている。

非磁性金属(NM)/酸化ビスマス(Bi2O3)界面状態のラシュバ分裂の見積もり。NM/Bi2O3界面のラシュバパラメータの大きさと符合は、NMの種類(Cu, Ag, Au)に依存する。これは、界面状態の電荷密度|ψ2|の非対称性が、NMとBi2O3の仕事関数の差で決まる内部電場Einterにりり変調される結果であることが明らかになった。(a)NM/Bi2O3界面とラシュバ分裂の概略図。(b) NM/Bi2O3界面近傍の|ψ2|と電位Vの空間分布。
分子/金属界面で初めて観察されたスピン流-電流変換効果:スピンポンピング方による。鉛(II)フタロシアニン(PbPc)と金属の界面を設計することにより、ラシュバ分裂した界面状態を発現させた。(a)PbPc/Cu界面の概略図 (b) 外部磁場(Hres)に対する、スピン流-電流変換由来の電圧信号の対称成分(Vsym)。青線、赤線はそれぞれNiFe/Cu/PbPc、NiFe/Cu/H2Pcの測定結果。Cu/PbPc界面が存在する試料ではスピン流-電流変換に起因する明確な信号が現れる。

研究テーマ

  1. 純スピン流の生成および検出機構
  2. スピン流を用いた磁気相転移
  3. トポロジカル絶縁体界面でのスピン流-電流相互変換
  4. 分子スピントロニクス
  5. 強磁性から超伝導体複合素子へのスピン注入