Construction of spin-polarized electronics by the transition metal silicide chiral thin films

过渡金属硅化物手性薄膜构建自旋极化电子学

• 批准号: 22H01944
• 负责人: 宍戸 寛明
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Osaka Metropolitan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01944/
• 关键词: キラリティ誘起スピン選択性; 薄膜; スピンエレクトロニクス; スピン偏極

CrSi2は空間群P6222もしくはP6422に属し，単軸性のキラルな結晶構造を持つ．申請者はSi基板上にCrSi2の多結晶膜を成膜し，フォトリソグラフィーによる微細加工で任意の形状を作成することに成功した．CrSi2膜上にAu電極とW電極を蒸着し，キラリティ誘起スピン選択性(CISS)測定を行った．Au電極間に電流を印可するとCISS効果により伝導電子のスピンがキラリティに応じて偏極する．これによりスピン依存した化学ポテンシャルに差が生じる．CrSi2膜上に製膜したW電極とのスピンポテンシャルの差によりスピン流がW電極に吸い上げられ，逆スピンホール効果により横方向の電位差を生じる．このような原理でCISS効果を測定する．実験結果から，得られたCrSi2多結晶膜においてもCISS効果が観測された．また，電流を流す領域とW電極が数mm離れた非局所測定においても信号を観測することができた．このことから，スピン依存した化学ポテンシャルの差は電流を流していない領域を含む試料全体に広がっていると考えられる．また，CrSi2多結晶膜では掌性の制御はできていないと考えられるが，左右どちらかに偏りが生じているため有意なCISS信号が得られたと考えられる．強磁場中でのCISS測定から，信号強度が磁場にほとんど依存しないことが示された．これはキラル結晶内でスピン偏極が強く保持されており，外部磁場の影響をほとんど受けないことを示している．外部磁場に対する強い耐性は非局所測定においても同様に観察された．

CrSi2 space group P6222 and P6422 belong to CrSi2, and the uniaxial crystal structure is maintained. The applicant successfully formed a CrSi2 polycrystalline film on a Si substrate, and micromachined it into an arbitrary shape.Au electrodes and W electrodes were evaporated on the CrSi2 film, and the conductivity (CISS) was measured. The current between Au electrodes was printed. The difference between the two is due to the fact that the CrSi2 film is deposited on the W electrode and the CrSi2 film is deposited on the W electrode. The principle of CISS is determined. As a result, CrSi2 polycrystalline films were obtained. The current field and the W electrode are separated by a number of millimeters. The difference between the current and the sample depends on the chemical composition of the sample. CrSi2 polycrystalline film is controlled by the opposite direction. CISS measurement in strong magnetic field, signal strength depends on magnetic field. The effect of the external magnetic field on the polarization of the crystal is not obvious. The external magnetic field is not measured.

项目成果

Chirality-selected crystal growth and spin polarization over centimeters of transition metal disilicide crystals

过渡金属二硅化物晶体的手性选择晶体生长和厘米级自旋极化

• DOI: 10.35848/1347-4065/aca8e2
• 发表时间: 2023
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Kousaka Yusuke;Sayo Taisei;Iwasaki Satoshi;Saki Ryo;Shimada Chiho;Shishido Hiroaki;Togawa Yoshihiko
• 通讯作者: Togawa Yoshihiko