« ここまで進んだ薬と治療法…「関節リウマチ」はもう怖くない | トップページ | シャペロンによるビタミンB12酵素再活性化の分子機構を解明 »

2014年2月 1日 (土)

スピン流を高感度に検出する酸化物材料

2013年12月11日
独立行政法人理化学研究所
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
少し前の情報になります。
 
---------------------------------------
 物体の電気抵抗の大きさは、皆さんが
ご存じのように断面積の大きさに反比例し、
長さに比例します。
 
 太くて短いと電気をよく通し、細くて
長いと通しにくいということになります。
 
 半導体など電子デバイスは微細化が進み、
線幅は数十ナノメートル(nm)単位の
ところまで来ています。
 
 しかし、幅が狭くなるほど、問題に
なるのは電気抵抗による発熱の増加です。
 
 そんな中、注目を浴びているのが
「スピン流」です。
 
 電子は「電荷」に加え「スピン」という
磁石としての性質を持ちます。
 
 スピンは地球の自転に似た角運動量
のことです。
 
 電荷の流れである電流では電気抵抗が
あれば発熱しますが、磁気の流れである
スピン流は電気抵抗による発熱がなく、
省電力デバイスへの応用が期待されて
います。
 
 しかし、その実現にはスピン流を効率
よく検出する手法の確立が不可欠です。
 
 白金などの重金属を用いると、電子の
スピンと軌道運動の間で起こる磁気的な
相互作用である「スピン-軌道相互作用」
により、スピン流から生じた電流を電圧
として変換できます。
 
 ただ、生じた電流を大きな電圧として
取り出すには高い電気抵抗率が必要
ですが、金属の電気抵抗率は1μΩcm
(マイクロオームセンチメートル)程度と
低く、取り出せる電圧は低いものに
留まっていました。
 
 共同研究グループは、強いスピン-軌道
相互作用と高い電気抵抗率を併せ持つ材料
として、元素周期表の第6周期に属する
遷移元素(5d遷移金属)の酸化物に着目
しました。
 
 その1つである電気抵抗率200μΩcmの
二酸化イリジウムの結晶を調べたところ、
スピン流から電圧への変換効率が金属の
数十倍に達することを発見しました。
 
 実験では、二酸化イリジウム薄膜を
細線状に微細加工し、冷却しながら
スピン流の源となる金属の面内スピン
バルブ素子を蒸着によって形成し、良好な
接合界面を持つ素子構造を1μm以下の
サイズで作製しました。
 
 実際に、この界面を通してスピン流を
注入したところ、室温で、スピン流から
電流を生成している証明となる
「逆スピンホール効果」を示しました。
 
 また、スピン流を電圧として検出する際
の性能指数であるスピンホール抵抗率は、
世界最高クラスの8~37.5μΩcmになる
ことが分りました。
 
 今回の成果を含む5d遷移金属酸化物の
研究は、その桁違いのスピン-軌道相互
作用が他の材料にはない電子物性や
デバイス機能を創りだすことを実証しつつ
あります。
 
 スピンの操作を可能とする5d遷移金属
酸化物の省電力スピントロニクスデバイス
材料としての可能性が広がります。
 
 
---------------------------------------
 
 可能性を感じますが、
スピントロニクスなかなか実用段階に
ならないですね。
 
>5d遷移金属酸化物という新たなアプローチ
>の登場により、省電力スピントロニクス
>デバイスの開発が飛躍的に発展すると
>考えられます。
 
>特に今回の二酸化イリジウムは、
>不揮発性メモリーや電気化学デバイスの
>電極など、デバイス応用に適した
>“筋の良い”遷移金属酸化物材料として
>幅広く応用されています。
 
>本研究がスピン/電気変換機能という
>新しい側面に光を当てたことで、
>今後スピントロニクス材料としての展開
>が期待できます。
 とのこと
 
 期待しましょう。

|

« ここまで進んだ薬と治療法…「関節リウマチ」はもう怖くない | トップページ | シャペロンによるビタミンB12酵素再活性化の分子機構を解明 »

科学関連ニュース」カテゴリの記事

コメント

コメントを書く



(ウェブ上には掲載しません)


コメントは記事投稿者が公開するまで表示されません。



トラックバック

この記事のトラックバックURL:
http://app.cocolog-nifty.com/t/trackback/210730/59050249

この記事へのトラックバック一覧です: スピン流を高感度に検出する酸化物材料:

« ここまで進んだ薬と治療法…「関節リウマチ」はもう怖くない | トップページ | シャペロンによるビタミンB12酵素再活性化の分子機構を解明 »