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創発物性科学研究センター量子ナノ磁性研究チーム

チームリーダー大谷義近（D.Sc.）

English Page

研究概要

重い元素表面や異種材料界面では、スピン軌道相互作用によりスピン分裂した電子状態が誘起されます。このような界面物性をスピントロニクス分野の研究で積極的に利用することで、これまでにない超薄膜かつ超低消費電力デバイスの実現が期待されます。そこで我々は、スピン分裂が誘起された界面に電流を印加することで、角運動量の流れである”スピン流”が生成される現象について実験的に調べています。また、このスピン流をナノスケールの強磁性体に注入することで、磁壁移動やマグノン伝搬などの磁化ダイナミクスを効率的に制御することが可能となります。最終的には、これらの磁化操作に関する基礎研究だけでなく、スピン流注入によって生じる新規の物性制御に関する研究開発を目指しています。

研究主分野

数物系科学

研究関連分野

複合領域
工学

キーワード

スピントロニクス
スピン注入磁化反転
スピンダイナミクス
スピン軌道相互作用
スピンホール効果

主要論文

1.B. Rana, Y. Fukuma, K. Miura, H. Takahashi and Y. Otani.:
"Effect of excitation power on voltage induced local magnetization dynamics in an ultrathin CoFeB film"
Scientific Reports 7, 2318-1~9 (2017).
2.K. Miura, S. Yabuuchi, M. Yamada, M. Ichimura, B. Rana, S. Ogawa, H. Takahashi, Y. Fukuma and Y. Otani.:
"Voltage-induced magnetization dynamics in CoFeB/MgO/CoFeB magnetic tunnel junctions"
Scientific Reports 7, 42511-1~8 (2017).
3.K. Kondou, R. Yoshimi, A. Tsukazaki, Y. Fukuma, J. Matsuno, K. S. Takahashi, M. Kawasaki, Y. Tokura and Y. Otani.:
"Fermi-level-dependent charge-to-spin current conversion by Dirac surface states of topological insulators"
Nature Physics12, 1027-1031 (2016).
4.S. Karube, K. Kondou and Y. Otani.:
"Experimental observation of spin-to-charge current conversion at non-magnetic metal/Bi2O3 interfaces"
Appl. Phys. Exp. 9, 033001-1~4 (2016).
5.H. Idzuchi, Y. Fukuma and Y. Otani.:
"Spin transport in non-magnetic nano-structures induced by non-local spin injection"
Physica E 68, 239~263 (2015).
6.O. Rousseau, M. Yamada, K. Miura, S. Ogawa and Y. Otani.:
"Propagation of nonlinearly generated harmonic spin waves in microscopic stripes"
J. Appl. Phys. 115, 053914-1~5 (2014).
7.Y. Niimi, H. Suzuki, Y. Kawanishi, Y. Omori, T. Valet, A. Fert and Y. Otani.:
"Extrinsic spin Hall effects measured with lateral spin valve structures"
Phys. Rev. B 89, 054401-1~10 (2014).
8.T. Wakamura, N. Hasegawa, K. Ohnishi, Y. Niimi and Y. Otani.:
"Spin injection into a superconductor with strong spin-orbit coupling"
Phys. Rev. Lett. 112, 036602-1~5 (2014).
9.K. Fujiwara, Y. Fukuma, J. Matsuno, H. Idzuchi, Y. Niimi, Y. Otani and H. Takagi.:
"5d iridium oxide as a material for spin-current detection"
Nature Commun. 4, 2893-1~6 (2013).
10.H. Idzuchi, S. Karube, Y. Fukuma, T. Aoki and Y. Otani.:
"Impact of interface properties on spin accumulation in dual-injection lateral spin valves"
Appl. Phys. Lett. 103, 162403-1~4 (2013).