【研究領域課題番号】18K04710 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

磁性 / ナノシート / 磁性体 / 磁気物性 / 光化学反応 / 無機ナノシート / 光物性 / スピントロニクス

【研究成果の概要】

本研究課題では、次世代を担うスピントロニクスデバイスの開発を目指し、磁性を示す層状化合物、ならびにそれらを単層剥離させた磁性ナノシートを創出した。
磁性イオンを含む層状複水酸化物 (LDH) に関し、(i) 異種LDHの複合化によって負の次期交換相互作用が発現すること、(ii) 半導体ナノシートとの複合化によって磁気物性を光変調できること、を見いだした。
磁性イオンを含む遷移金属トリカルコゲナイドに関しては、(i) 合成時における緩やかな温度勾配をつけた長時間の焼成、(ii) 単層剥離時における塩基存在下・高極性溶媒中での超音波照射、が効果的であることを見いだした。

【研究の社会的意義】

本研究課題においては、「無機ナノシートが真に次世代エレクトロニクスを支える基幹物質となりうるか」を命題に掲げ、未解明な部分が多い無機ナノシートの磁気物性の開拓に焦点を当てた。
異なる物性を有する磁性層状複水酸化物ナノシートを巧妙に組み合わせることによって、単体では発現しない磁気物性を発現させることに成功したことは学術的にも社会 (産業) 的にも意義深いと言える。
また、スピントロニクス分野への応用に資する磁性リントリカルコゲナイドナノシートの合成に対する重要な知見を得たことは、今後の学際領域研究の発展に対して寄与するところが少なくないと言える。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】17H06601 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スピントロニクス / テラヘルツ / エデルシュタイン効果 / 光物性 / 物性実験

【研究成果の概要】

本研究課題では、テラヘルツ光を利用することで、高速・高効率のスピン流生成の新原理構築を目指した。テラヘルツ領域は伝導電子のドルーデ応答や局在スピンの磁気共鳴などの多彩な応答が存在する上に、光学実験の特長を活かすことで超高速応答やスピン偏極方向などの詳細な知見が得られることが期待できるためである。本研究期間においては、高強度テラヘルツ光照射機構の立ち上げやテラヘルツ光誘起の超高速スピン生成のための予備実験として磁気カー効果を用いることで電流誘起磁化の観測を様々な物質において観測した。これによって、今後これらを組み合わせることでピコ秒程度のスピン生成の実現の土台が整ったといえる。

【研究の社会的意義】

スピン制御はメモリデバイスの応用などの観点から非常に重要な意義があり、近年の物性物理における最も大きなテーマの１つとして盛んに研究されている。実際にこれまで、電気・熱・光など様々な原理によるスピン制御方法が実証されてきた。本研究では、その新たな手法として、テラヘルツ光により誘起される伝導電子の極限的に高速なコヒーレントダイナミクスを利用することで、超高速・高効率なスピン生成の新原理実証を目指した。本研究期間では、電流によるスピン偏極の観測や高強度テラヘルツ光の測定系の構築などを達成することができた。これらは完全には目標を達成できていないものの、最終目標に向けて着実に歩を進めることができた。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2017-08-25 - 2019-03-31

【配分額】2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)

【研究分野】物性Ⅰ

【研究領域課題番号】15K05124 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

メゾスコピック系 / 非平衡統計力学 / スピントロニクス / 量子輸送理論 / 物性理論 / 量子ドット / 光物性 / フォノン輸送

【研究成果の概要】

ナノスケール素子の高速駆動に関する理論研究を行い、以下のような成果を得た: (1)強い周期外場のもとでの電流ゆらぎの理論を構築し、量子ドット内のクーロン相互作用の影響を議論した。(2)強磁性絶縁体と金属の界面で、スピンゼーベック効果およびスピンポンピング現象で生成されるスピン流について、その揺らぎの微視的理論を構築した。(3)リードと量子ドットからなる系で、リードの温度・化学ポテンシャルを周期的に変調させたときの電荷ポンプの理論を構築した。(4)ナノスケール素子を介した熱輸送の理論研究を行った。(5)実験家と協力し、磁性絶縁体ErFeO3の強強度テラヘルツ光による高速磁気応答を考察した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)

【研究分野】応用光学・量子光工学

【研究領域課題番号】22360032 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

光制御 / スピントロニクス / 量子ドット / 円偏光 / フォトルミネッセンス / 発光ダイオード / 半導体 / 薄膜・量子構造 / 光物件 / エピタキシャル成長 / 光物性 / エじタキシャル成長

【研究成果の概要】

本研究は、1.3 ミクロン帯または可視光域で円偏光光源に応用可能な半導体の探索を目的とした。波長1 ミクロンより長波側の発光では、InAs コラムナー量子ドットが、波長1.06 ミクロンで3.42 ns の長いスピン緩和を示すことを明らかにし、また、InAs 高均一量子ドットが、面内異方性により基底準位から第二励起準位までいずれも安定な楕円偏光を示すことを初めて明らかにした。可視光域では、Ge 基板上の高Si ドープGaInP のドナーアクセプタ対の発光(687nm)のスピン緩和が210 ns と既報告の中で最も長いものの一つであることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2010 - 2012

【配分額】20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)