強磁性半導体を含む複合ヘテロ構造を用いた次世代不揮発性論理デバイスの実現

使用包含铁磁半导体的复合异质结构实现下一代非易失性逻辑器件

• 批准号: 20J13006
• 负责人: 瀧口 耕介
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-24 至 2022-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13006/
• 关键词: 強磁性半導体; 半導体スピントロニクス; ペロブスカイト酸化物; ワイル半金属

２０２０年度は主に２点の研究成果を挙げた。１点目は非磁性半導体InAs/強磁性半導体(Ga,Fe)Sbの新規奇パリティ磁気抵抗効果の発見である。時間反転対称性を保った物質の抵抗の磁場に対する応答は、偶であることが示されている。一方で時間反転対称性が破れる場合にはその限りではなく、磁場に対して奇関数として振る舞う抵抗成分が観測されうる。奇パリティ磁気抵抗効果はその効果を一般に表した用語だが、これまでの観測例では２％以下の抵抗変化しかなく応用などは考えられなかった。InAs/(Ga,Fe)Sbの新規奇パリティ磁気抵抗効果では１３．５％という巨大な抵抗変化が観測された。またこの磁気抵抗効果はゲート変調可能で、その結果から磁気近接効果による時間反転対称性の破れと、一次元伝導による空間反転対称性の破れが大きな抵抗変化の原因であることがわかった。２点目は強磁性ペロブスカイト酸化物SrRuO3におけるワイルフェルミオンの実験的観測の成功である。ワイルフェルミオンとは線形分散関係がその材料の対称性の破れに伴い縮退を解くことで現れる幾何学的に特異な電子状態に存在する粒子である。このような電子状態は高速な電気伝導やロバストな信号伝達などに役立つと考えられている。SrRuO3は強磁性であり、その磁化により時間反転対称性をやぶるとともにワイルフェルミオンの存在が実験的にも理論的にも示唆されてきた。一方で結晶の質を十分にしないとこの本質的な現象が観測されないことが問題だった。本研究では機械学習を援用した分子線エピタキシー法を用いることで世界最高品質の結晶作製に成功するとともにワイルフェルミオンを示す磁気伝導現象をすべて観測することに成功した。この結果は酸化物材料で初であり、今後の酸化物エレクトロニクスにおけるトポロジカル物質の重要性を示すものである。

In 2020, the research results of the main two points were recorded. 1. The development of new magnetic resistance effect of nonmagnetic semiconductor InAs/ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb The time symmetry of the material and the resistance of the magnetic field are opposite. On the one hand, the time symmetry is broken, and on the other hand, the magnetic field is opposite to the odd number of vibrations. In general, the term "magnetic resistance" refers to the resistance below 2%. InAs/(Ga,Fe)Sb has a new magnetic resistance of 13.5%. The magnetic field resistance effect must be modulated, and the result must be the magnetic field proximity effect, the time symmetry, and the first element symmetry. The space symmetry, and the reason for the large magnetic field resistance. 2. Ferromagnetic compounds SrRuO3 were successfully tested. The symmetry of materials with linear dispersion relations is broken down by the contraction of particles with geometric characteristics. The electronic state is high speed, electric conduction, signal transmission, service, test, etc. SrRuO3 is ferromagnetic, magnetic, and time-dependent. The nature of a crystal is very important. This study is based on the application of molecular biology to the production of the highest quality crystals in the world The results show the importance of acid materials in the future.

项目成果

強磁性ペロブスカイト酸化物SrRuO3高品質薄膜中でのワイルフェルミオンを示す量子伝導現象

高质量铁磁钙钛矿氧化物 SrRuO3 薄膜中显示外尔费米子的量子传导现象

• 发表时间: 2020
• 作者: Kosuke Takiguchi;Yuki K. Wakabayashi;Hiroshi Irie;Yoshiharu Krockenberger;Takuma Otsuka;Hiroshi Sawada;Sergey A. Nikolaev;Hena Das;Masaaki Tanaka;Yoshitaka Taniyasu;Hideki Yamamoto
• 通讯作者: Hideki Yamamoto

非磁性半導体InAs/室温強磁性半導体(Ga,Fe)Sbにおける磁気近接効果を用いた巨大非相反輸送現象

非磁性半导体InAs/室温铁磁半导体(Ga,Fe)Sb中利用磁邻近效应的巨非互易输运现象

• 发表时间: 2020
• 作者: 瀧口耕介;レデゥックアイン;千葉貴裕;田中雅明
• 通讯作者: 田中雅明

Current-in-plane spin-valve magnetoresistance in ferromagnetic semiconductor (Ga,Fe)Sb heterostructures with high Curie temperature

• DOI: 10.1063/5.0015358
• 发表时间: 2020-05
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Kengo Takase;L. D. Anh;K. Takiguchi;Masaaki Tanaka

Giant gate-controlled odd-parity magnetoresistance in one-dimensional channels with a magnetic proximity effect.

• DOI: 10.1038/s41467-022-34177-w
• 发表时间: 2022-11-09
• 期刊: Nature communications
• 影响因子: 16.6

世界で初めてエキゾチックな準粒子の量子的電気伝導を観測

世界上首次观察到奇特准粒子中的量子电导