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

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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．