グラフェンにおける良好なスピンコヒーレンスと単一スピン操作の実現

本年度において、博士課程最終年度ということで博士論文の執筆、学位審査に多くの努力を傾注した。私は単層グラフェンでのスピン蓄積と輸送についてスピン流のスピンコヒーレンスの温度依存性を精密に評価することを目指した。スピントロニクス研究、特に分子スピントロニクスにおいて、電気的スピン注入と非局所手法によるグラフェンの純スピン流の生成は最も注目されている。私は単層グラフェンにおける純スピン流の注入及び生成の新しい方法、つまり電気的スピン注入と電気的局所方法を使用せずに単層グラフェンで純スピン流を生成させるスピンポンピング法について検討した。スピンポンピング誘起スピン注入法は、強磁性体/単層グラフェン界面の電気抵抗不整合によるスピン注入効率低下の問題を解決でき、電気的方法に比べ、より純粋なスピン流が生成でき、かつ、従来法と異なり、スピン輸送の直接観測が可能である。この成果により、グラフェンでのスピン輸送の物理学的な研究において、新しいプラットフォームを確立できた。さらに純スピン流の観測にはグラフェン上のPdワイヤーにおける逆スピンホール効果による純スピン流=電流変換を用いるため、目標の達成にはPdの逆スピンホール効果の温度依存性を評価することが必須となる一方、従来Pdの逆スピンホール効果の温度依存性の報告がないため、NiFe/Pd二重層を作成し逆スピンホール効果の温度依存性を測定した。その結果Ptとは異なる温度依存性を示すことがわかり論文発表を行った(Applied Physics Express 6, 083001 (2013))他、応用物理学会における講演も行うなどの研究活動を行った。

本年度において、博士課程最終年度ということで博士論文の執筆、学位審査に多くの努力を傾注した。私は単層グラフェンでのスピン蓄積と輸送についてスピン流のスピンコヒーレンスの温度依存性を精密に評価することを目指した。スピントロニクス研究、特に分子スピントロニクスにおいて、電気的スピン注入と非局所手法によるグラフェンの純スピン流の生成は最も注目されている。私は単層グラフェンにおける純スピン流の注入及び生成の新しい方法、つまり電気的スピン注入と電気的局所方法を使用せずに単層グラフェンで純スピン流を生成させるスピンポンピング法について検討した。スピンポンピング誘起スピン注入法は、強磁性体/単層グラフェン界面の電気抵抗不整合によるスピン注入効率低下の問題を解決でき、電気的方法に比べ、より純粋なスピン流が生成でき、かつ、従来法と異なり、スピン輸送の直接観測が可能である。この成果により、グラフェンでのスピン輸送の物理学的な研究において、新しいプラットフォームを確立できた。さらに純スピン流の観測にはグラフェン上のPdワイヤーにおける逆スピンホール効果による純スピン流=電流変換を用いるため、目標の達成にはPdの逆スピンホール効果の温度依存性を評価することが必須となる一方、従来Pdの逆スピンホール効果の温度依存性の報告がないため、NiFe/Pd二重層を作成し逆スピンホール効果の温度依存性を測定した。その結果Ptとは異なる温度依存性を示すことがわかり論文発表を行った(Applied Physics Express 6, 083001 (2013))他、応用物理学会における講演も行うなどの研究活動を行った。