酸素不純物の可逆的添加を利用した金属ベースのスピントランジスタの実現

利用可逆添加氧杂质实现金属基自旋晶体管

• 批准号: 18J11981
• 负责人: 蒲生 寛武
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11981/
• 关键词: 鉄フタロシアニン; 量子干渉効果; スピン流; 分子スピントロニクス; スピントロニクス; 金属; スピン緩和長; 電界制御

１年目の研究結果を踏まえると、低温、室温それぞれの測定環境で、どちらもゲート電界に対する輸送特性の違いを観測することができなかったことから、申請書に示したような研究目標を達成するためには申請内容とは異なる材料選択を行うことが必要であることが明らかとなった。それを踏まえて２年目には、新たな材料系としてPt/金属フタロシアニン系に着目した。金属フタロシアニンは１分子層の層状材料であり、絶縁体であるから、ゲート電界による特性制御が比較的容易な材料系であると期待されるため、この材料系を選択した。スピントロニクスの分野における金属フタロシアニン系の研究は歴史が浅く、十分な実験がなされていない領域である。今回の実験では、鉄フタロシアニン(FePc)中の局在磁気モーメントがスピン輸送特性に与える影響を明らかにすることを試みた。ホールバー形状に加工した素子を用いて磁気抵抗測定を行った結果、FePcを用いた試料では古典的な磁気抵抗効果のみが観測され、量子干渉効果由来の磁気抵抗に対する補正が消失した。この実験結果は、Pt層内のスピン情報がFePc層内の局在磁気モーメントと相互作用して喪失したことを示している。更に、ホールバー構造の電流印加方向と垂直な面内方向に外部磁場を掃引した際には、FePcを用いた試料では負の磁気抵抗成分が観測された。この実験は、有機分子材料に対するスピン流の注入を初めて観測した実験となった。以上の結果から、局在磁気モーメントを有する有機分子であるFePcは、隣接する金属材料の輸送特性に対して磁性不純物として影響を及ぼし、スピン軌道相互作用の強い材料が隣接している場合には、スピン角運動量がFePc中の局在磁気モーメントに輸送可能であることが明らかとなった。

The results of the one-year-old research can be measured in a low-temperature, room-temperature measurement environment, and the violation of transmission characteristics that must be addressed in the electrical world. It is also clear that it is necessary to select materials that differ from the application content if the research objectives stated in the application are achieved. 2 years old, new material system Pt/metal system The material system of the layered material of the molecular layer of the metal is easy to control, and the material system is easy to select. The research history of the metal alloy system is very shallow and very simple. In this paper, the effect of magnetic field on the transport characteristics of iron and steel (FePc) is studied. The magnetic resistance measurement results of the sample processed in the shape of the sample, the magnetic resistance measurement results of the sample processed in the shape of the sample, the magnetic resistance measurement results of the sample processed in the quantum shape, and the magnetic resistance measurement results of the sample processed in the quantum shape. As a result, the magnetic field in the Pt layer is lost due to the interaction between the Pt layer and the FePC layer. In addition, the current direction of the structure is perpendicular to the in-plane direction of the external magnetic field, and the negative magnetic resistance component of the FePc sample is measured. This is due to the initial observation of the injection of organic molecular materials into the computer stream. As a result, FePc has a strong magnetic interaction with its neighboring metal material, and its angular motion is dependent on the magnetic properties of the material.

项目成果

Detection of Spin Transfer from Metal to Molecule by Magnetoresistance Measurement

通过磁阻测量检测从金属到分子的自旋转移

• DOI: 10.1021/acs.nanolett.9b03110
• 发表时间: 2020
• 期刊: Nano Letters
• 影响因子: 10.8
• 作者: H. Gamou;K. Shimose;R. Enoki;E. Minamitani;A. Shiotari;Y. Kotani;K. Toyoki;T. Nakamura;Y. Sugimoto;M. Kohda;J. Nitta;and S. Miwa,
• 通讯作者: and S. Miwa,

Field-free current induced perpendicular magnetization switching property in epitaxial Ta/CoFeB/MgO structure

外延 Ta/CoFeB/MgO 结构中的无场电流感应垂直磁化翻转特性

• 发表时间: 2019
• 作者: H. Gamou;S. Nishimura;M. Kohda and J. Nitta
• 通讯作者: M. Kohda and J. Nitta

Enhancement of spin Hall angle in epitaxial α-Ta/CoFeB bilayer

外延 α-Ta/CoFeB 双层中自旋霍尔角的增强

• 发表时间: 2018
• 作者: H. Gamou;Y. Du;M. Kohda and J. Nitta
• 通讯作者: M. Kohda and J. Nitta