Organic Semiconductor spinorbitronics

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本研究では、有機半導体におけるスピン軌道相互作用(SOC)の「制御」・「理解」・「機能化」を三位一体とし、スピンオービトロニクスを基盤とした革新的電子スピンデバイスの創成を目指す。SOCはスピン磁気モーメントと電子の軌道運動が生み出す磁場の相互作用である。無機個体におけるSOCの研究は古くから行われているものの、軽元素から構成される有機固体におけるSOCは意味だに未解明な部分も多い。本研究では、適切にSOC制御されたヘテロアセン分子群を用いて、革新的な電子スピンデバイス実装の足がかりとなる基盤研究を遂行してきた。ここでは、合成化学・凝縮系固体物理学・デバイス工学を包括的に組み合わせることでのみ実現する有機スピンオービトロニクスの学理を整備し、有機半導体ならではのフレキシビリティや低温・塗布プロセスの強みを活かした革新的な基盤技術・マテリアルサイエンスへと展開する。 研究三年次では、SOCを固体薄膜において実測する手法の開発を進めると同時に、スピン磁化率の温度依存性から高密度キャリア下の電子状態計測を進めた。高密度キャリアドーピングを達成できたことで、スピンデバイスを評価する際にも問題となっていた接触抵抗等の問題が解決され、次年度に向けデバイス製造の自由度が向上したと言える。SOCの理論的なアプローチは密度汎関数計算をベースに下位幸弘と共に行った。並行し て、極低温における磁気抵抗効果からSOCの強さを電気的に検出可能な道筋も経ちつつあり、顕著な成果が得られつつある。