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Relay runner-like spin transport with electron-hole exchange interaction and its application to magnetologic gates

具有电子-空穴交换相互作用的类中继自旋输运及其在磁门中的应用

基本信息

批准号：
21K18166
负责人：
酒井政道
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、電子間交換相互作用にもとづくバトンリレー型スピン中継機能をスピントロニクスデバイスに実装することを目指している。電子正孔補償金属（EHCM）としてPtを使った実験を2021年度に着手したが、スピン注入源として、希土類遷移金属フェリ磁性体を使った場合と、NiやFeの場合では、スピン注入由来の逆スピン効果が全く異なる様相で観測された。その原因を明らかにするために、2022年度には、GdFe合金を使って、GdとFeの組成比を連続的に変化させて、スピン注入効果を組成比の関数として調べる研究に着手した。同じくEHCMであるSnを使った研究に着手した。Snは平坦な表面を得るのが困難とされてきた材料である。実際、私たちが電子ビーム蒸着法で成膜した厚さ約300nmの金属相β-Snの表面には約40nmの高低差による凹凸があった。Hall効果測定によるとHall係数は10の－12乗台と云う小さな値の為、Hall電圧の検出が困難であった。これはβ-Snでは電子濃度と正孔濃度が等しいだけでなく、電子移動度と正孔移動度も可成り接近しているのが原因と考えられる。このβ－Snに強磁性体を介してスピン注入する研究は素子製作も含めて現在進行中である。EHCMや半金属などのアンビポーラ伝導体(AMB)と強磁性体（F)との接合構造におけるスピン注入のしくみを理解することを目的として、F/AMB界面に発生するスピン共役電圧に関する理論計算を行った。従来の理論は、強磁性層、非磁性層共にキャリヤが電子の場合に限られていたので、非磁性層のキャリやが正孔のみならず、アンビポーラな場合に拡張した。スピン緩和の主要因が電子－正孔スピン交換相互作用のとき、界面から離れたEHCM領域でも、化学ポテンシャルのスピン分裂が減衰せずにほぼ一定の値で残っていることが分かった。

In this study, the electron exchange interaction was studied. The electron hole compensation metal (EHCM) and Pt are used in 2021. In the case of Ni and Fe, the injection source and the reverse effect of rare earth migration metal are completely different. In 2022, the study on the composition ratio of GdFe alloy and GdFe alloy was started. The same EHCM was started. It's hard to get a flat surface. In fact, the film thickness of the metal phase β-Sn is about 300nm, and the surface height difference is about 40nm. When measuring the Hall effect, the Hall coefficient is as small as 10 to-12 units, and it is difficult to detect the Hall voltage. The electron mobility and positive pore mobility can be close to each other. The research on the production of β-Sn ferromagnets is under way. EHCM: Semi-metallic, Ferromagnetic (F), Ferromagnetic (AMB), and Ferromagnetic (F). In theory, the ferromagnetic layer and the nonmagnetic layer are both open and closed in the case of electrons, and the nonmagnetic layer is open and closed in the case of electrons. The main reason for the relaxation is the electron-positive interaction, the separation of the EHCM domain, the separation of the EHCM domain, and the separation of the EHCM domain.