Control of spin-charge conversion in metallic systems

金属系统中自旋电荷转换的控制

• 批准号: 17F17066
• 负责人: 安藤 和也
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Keio University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17F17066/
• 关键词: スピントロニクス

本研究は、Cuの自然酸化により見出された巨大スピンホール効果を足掛かりに、金属へテロ構造における電流からスピン流への変換とこれに伴い現れるスピン軌道トルクの制御手法確立を目指すものである。本研究により、Cuにおいて初めて見出された酸化によるスピン軌道トルク効率の増大は、スピン軌道相互作用の弱い金属に限らず、既に顕著なスピンホール効果を示し、スピン軌道トルク源として既に多くの研究が進められてきたPtにおいても発現することを明らかにした。強磁性金属に対して数桁抵抗率の大きいPt酸化物を用いても巨大なスピン軌道トルクが生成されることを見出し、これを用いて酸化物絶縁体/強磁性金属/酸化物絶縁体という構造における電流誘起磁化反転を実現した。本研究の重要な点は、絶縁性のスピン軌道トルク源により、スピン軌道トルクからバルクスピン軌道相互作用からの寄与を完全に排除した、純粋に界面スピン軌道相互作用によるスピン軌道トルク生成を定量することが初めて可能となったことである。また、Au/強磁性金属構造において生成されるスピン軌道トルクが極薄膜領域のみにおいて強い膜厚依存性を示すことを見出した。超薄膜化により発現するスピン流変換は、Au表面あるいは界面のスピン軌道相互作用によるものであると考え、イオン液体によるAu超薄膜へのキャリアドーピング効果を調べた。この結果、Auに流れた電流が作るスピン軌道トルクは、イオン液体による正負のゲーティングによって可逆的に変化し、その変化量はゲート電圧に比例することが明らかになった。これまで金属系のスピン軌道トルクを外部から制御することは困難であり、高々数%の変化しか実現されていなかった。しかし、今回の研究によって、1Vの電圧印加によりスピン軌道トルク効率を50%変化させられることが明らかになった。

This study は, Cu の natural acidification に よ り shows さ れ た huge ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit を foot hanging か り に, metal へ テ ロ tectonic に お け る current か ら ス ピ ン flow へ の variations in と こ れ に with い now れ る ス ピ ン orbit ト ル ク の system equestrian method established を refers す も の で あ る. This study に よ り, Cu に お い て early め て shows さ れ た acidification に よ る ス ピ ン orbit ト ル ク の raised large は working rate, ス ピ ン orbital interaction の weak い metal に limit ら ず, both に 顕 the な ス ピ ン ホ ー ル unseen fruit を し, ス ピ ン orbit ト ル ク source と し て both に く が の research into め ら れ て き た Pt に お い て も 発 now す る こ と を ら Youdaoplaceholder0 に た. Strong magnetic metal に し seaborne て large number girder resistance rate の き content を use い い Pt acidification て も huge な ス ピ ン orbit ト ル ク が generated さ れ る こ と を see し, こ れ を with い て acidification thing never try body/strong magnetic metal/acidification never try body と い う tectonic に お け る current induced magnetization reverse planning を be presently し た. This study important な の point は, never try の ス ピ ン orbit ト ル ク source に よ り, ス ピ ン orbit ト ル ク か ら バ ル ク ス ピ ン orbital interaction か ら の send and を に completely eliminated し た, pure 粋 に interface ス ピ ン orbital interaction に よ る ス ピ ン orbit ト ル ク generated を quantitative す る こ と が early め て may と な っ た こ と で あ る. ま た, Au/strong magnetic metal construction に お い て generated さ れ る ス ピ ン orbit ト ル ク が extremely thin film field の み に お い て strong い film thickness dependence を shown す こ と を shows し た. Ultrathin membrane change に よ り 発 now す る ス ピ ン flow variations in は, Au surface あ る い は interface の ス ピ ン orbital interaction に よ る も の で あ る と え test, イ オ ン liquid に よ る Au ultrathin membrane へ の キ ャ リ ア ド ー ピ ン グ unseen fruit を adjustable べ た. こ の results, Au に flow れ た current が as る ス ピ ン orbit ト ル ク は, イ オ ン liquid に よ る plus or minus の ゲ ー テ ィ ン グ に よ っ て reversible に - し, そ の - momentum は ゲ ー ト electric 圧 に proportion す る こ と が Ming ら か に な っ た. こ れ ま で metal is の ス ピ ン orbit ト ル ク を external か ら suppression す る こ と は difficult で あ り, high 々 % の variations change し か be presently さ れ て い な か っ た. し か し, today back to の に よ っ て, 1 v の electric 圧 Inca に よ り ス ピ ン orbit ト ル ク unseen を 50% - the さ せ ら れ る こ と が Ming ら か に な っ た.

项目成果

Current-induced magnetization switching using electrically-insulating spin-torque generator

使用电绝缘自旋扭矩发生器的电流感应磁化翻转

• 发表时间: 2018
• 作者: Hongyu An;Ohno Takeo;Kazuya Ando
• 通讯作者: Kazuya Ando

Quantum Spintronics

量子自旋电子学

Manipulation of Spin-Torque Generation Using Ultrathin Au

• DOI: 10.1103/physrevapplied.9.064016
• 发表时间: 2018-06-12
• 期刊: PHYSICAL REVIEW APPLIED
• 影响因子: 4.6
• 作者: An, Hongyu;Haku, Satoshi;Ando, Kazuya
• 通讯作者: Ando, Kazuya

Spin-Torque Generation from Cu Oxides

铜氧化物产生自旋扭矩

• 发表时间: 2018
• 作者: Yuito Kageyama;Yuya Tazaki;Hongyu An;Kazuya Ando
• 通讯作者: Kazuya Ando

Enhancement of spin Hall effect induced by natural oxidation of Cu

Cu自然氧化引起的自旋霍尔效应增强

• 发表时间: 2017
• 作者: Yuito Kageyama;Hongyu An;Kazuya Ando
• 通讯作者: Kazuya Ando