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Ｂｉ／非磁性金属界面で顕在化するラシュバ効果を用いた新奇スピン変換物性の研究

利用 Bi/非磁性金属界面上明显的 Rashba 效应研究新型自旋转换特性

基本信息

批准号：
18J22975
负责人：
松島真之
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto 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 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Biのスピン変換現象における研究の一環として、高配向Biにおけるスピン流-電流変換現象についての研究を実施した。高配向Biの試料は、特定の条件下で単結晶Fe上にBiを成長させることで形成されるという性質を用いて作成した。またBiのスピン変換効率の評価方法として、強磁性体と非磁性体の2層膜系で適用可能な手法であるスピントルク強磁性共鳴法を導入した。成膜された2層膜系に対して微細加工を施し、10um×125umの大きさとなったBi/Feの2層膜に対して導波路を接続した測定デバイスを複数個作成した。このとき、各デバイスにおけるBi層の膜厚は異なるよう設定した。デバイスに対して外部磁場を印加しながら導波路を通して高周波電流を印加することでBi内部におけるスピン変換現象を誘引し、生成される直流電圧を抽出し測定した。各デバイスに対してこの直流電圧を解析する事で、スピン変換効率のBi膜厚依存性を評価した。Biの膜厚が0nmから10nmのデバイスを測定したところ、スピン変換効率として-0.01から+0.36という値が評価された。厚い領域で評価された+0.36という値は、先行研究における非晶質Biの報告値+0.02や、多結晶Biにおける予想値+0.12と比べて十分大きいことから、Biの結晶の質の向上がスピン変換効率の向上に強く寄与する事が確認された。また、W（-0.33）やTa（-0.12）、Pt（0.056）といった他の物質の報告値と比較しても大きい事から、その絶対値についても特筆すべきである。0-1nmの領域で負の変換効率が確認された事は、先行研究における報告と一致する。この現象の物理的起源は不明であるが、これまで1件しか報告されていなかった事例が、異なる結晶を持つBiにおいて再現されたことから、Biのスピン変換現象における普遍的な性質である可能性が示唆される。

The research on current-current transition phenomenon of Bi with high orientation has been carried out. High alignment Bi samples are prepared by crystallization of Bi on Fe under certain conditions In addition, as a method for evaluating the conversion efficiency of Bi, a possible method for the two-layer film system of ferromagnetic and non-magnetic materials is introduced by the SPITEK ferromagnetic resonance method. The two-layer film system was fabricated by micromachining, 10um×125um, and the two-layer Bi/Fe film system was fabricated by measuring the thickness of the film. The film thickness of Bi layer is different from that of other layers. The external magnetic field is induced, the high frequency current is induced, the internal magnetic field is induced, and the DC voltage is generated. The DC voltage analysis of each component is discussed, and the dependence of the conversion rate on Bi film thickness is evaluated. Bi film thickness from 0nm to 10nm, and the conversion efficiency from-0.01 to +0.36 In the thick domain, the evaluation value is +0.36また、W（-0.33）やTa（-0.12）、Pt（0.056）といった他の物质の报告値と比较しても大きい事から、その绝対値についても特笔すべきである。0-1nm domain negative conversion rate confirmed by event, prior study report and agreement. The physical origin of this phenomenon is unknown, and one case is reported. The possibility of a universal nature of this phenomenon is shown.