磁性体/半導体ヘテロ構造におけるスピン伝導機構の解明と新原理スピン検出技術の創出

阐明磁/半导体异质结构中的自旋输运机制并创建新原理自旋检测技术

• 批准号: 12J07390
• 负责人: 白幡 泰浩
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07390/
• 关键词: スピン依存電子伝導; スピンフィルター効果; Oblique Hanle効果; 垂直磁気異方性; 電気的スピン注入; 円偏光発光解析

平成24年度の後半より開始した垂直磁気異方性を持つ強磁性体とGaAs界面におけるスピンフィルター効果の研究を行った。具体的には、GaAs基板上に強磁性体のNiと非磁性体のCuで構成されるCu/Ni多層膜に着目し、垂直磁化強磁性薄膜/半導体ヘテロ界面における残留磁化状態でのスピンフィルター効果を調査することを目的とした。第1段階として、GaAs基板上にCu/Niの積層回数やCu/Niの膜厚比を適宜変化させた多層膜を作製し、主に磁気特性について評価を行った。第2段階として、第1段階で得られた結果を元に、Cu/Ni多層膜/n-GaAs(001)ヘテロ構造を作製し、円偏光スピン励起法によるスピンフィルター効果の検証を行った。しかし、Cu/Ni多層膜の膜厚は合計で60nmとこれまでの報告例に比べ非常に厚いため、電気的スピン検出の研究が困難であることから、本研究では、試料に微細加工を施してこの困難を回避した。その結果、室温かつ残留磁化状態において、界面バイアス電圧0.41Vにて円偏光依存光電流に特徴的なピーク構造が観察されたことから、正バイアスにおける垂直磁化膜のスピンフィルター効果が顕著となることが明らかとなった。さらに、界面バイアス電圧0.13Vにおける円偏光依存光電流の磁場依存性において、Cu/Niの垂直磁気異方性に起因した角型ヒステリシスループを観測することに成功している。一方で、Cu/Ni多層膜/GaAs QW ヘテロ構造における電気的スピン注入においては、印加磁場に依存したスピン注入効率を得るには至らなかった。これは、今回測定された円偏光発光は、注入された電子と正孔による再結合発光よりもZeeman効果が支配的であったためであると考えられる。さらに、磁気光学Kerr効果を用いた磁性超薄膜/GaAs ヘテロ構造の円偏光照射下における磁気特性およびスピン相関については、照射した円偏光度に依存したKerrシグナルを得ることに成功したものの、スピン相関を明確化するには至らなかった。

In the second half of the year, Pingcheng began to improve the vertical magnetic properties of the GaAs interface. in the second half of the year, Pingcheng began to study the results of the research. The specific "strong magnetic body" Ni "non-magnetic body" Cu "on the GaAs substrate is characterized by the vertical magnetization of the strong magnetic film

项目成果

Transmission of spin polarized photo electrons across ferro magnet/semi conductor inter face susingo blique Hanleeffect

自旋极化光电子穿过铁磁体/半导体界面的传输 susingo blique Hanleeffect

• 发表时间: 2012
• 作者: A.D. Setyawan;J. Saida;H. Kato;M. Matsushita;A. Inoue;Y.Shirahata,T.Isozaki,I.Suzuki,E.Wada,M.Itoh,M.Yamaguchi,andT.Taniyama
• 通讯作者: Y.Shirahata,T.Isozaki,I.Suzuki,E.Wada,M.Itoh,M.Yamaguchi,andT.Taniyama

Cu/Ni/GaAs(001)多層膜におけるCu/Ni膜厚比と積層周期及び磁気特性との相関

Cu/Ni/GaAs(001)多层膜中Cu/Ni膜厚比、堆积周期与磁性能的相关性

• 发表时间: 2013
• 作者: 白幡泰浩; 伊藤満; 谷山智康
• 通讯作者: 谷山智康

Perpendicularly Magnetized Spin Filtering Cu/Ni Multilayers

垂直磁化旋转过滤铜/镍多层膜

• DOI: 10.1063/1.4862969
• 发表时间: 2014
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: Yasuhiro Shirahata;Eiji Wada;Mitsuru Itoh;and Tomoyasu Taniyama
• 通讯作者: and Tomoyasu Taniyama

スピン注入源としてのCu/Ni多層膜の作製と磁気特性

自旋注入源Cu/Ni多层薄膜的制备及磁性能

• 发表时间: 2012
• 作者: 白幡泰浩; 伊藤満; 谷山智康
• 通讯作者: 谷山智康

Cu/Ni多層膜/GaAs(001)界面における電気伝導・スピン輸送特性

Cu/Ni多层/GaAs(001)界面的导电和自旋输运特性

• 发表时间: 2014
• 作者: 白幡 泰浩;和田 詠史;伊藤 満;谷山 智康
• 通讯作者: 谷山 智康