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

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。

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。