白石研究室

Last update: 20th Nov, 2017  

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    ニュース  [一覧

  • 2017.11.20
  • 11月17日に開催された応用物理学会関西支部第2回講演会で博士課程2回生の大島諒さん(日本学術振興会特別研究員)と同1回生の重松英さん(同)がポスター賞を同時受賞しました。
    大島さん、重松さん、おめでとうございます!
    尚、大島諒さんは、平成29年度の応用物理学会関西支部 関西奨励賞の受賞も内定しました。
    受賞式は2018年3月の予定です。
  • 2017.10.26
  • 修士課程2回生の松島真之さん、李垂範さんが共に来年度から日本学術振興会特別研究員(DC1)に採用されることが内定しました。
    松島さん、李さん、おめでとうございます。
  • 2017. 9.29
  • 後藤康仁准教授が、日本真空学会 第6回 真空会誌賞を受賞されました。
    おめでとうございます。 → 詳細はこちら
  • 2017. 8. 2
  • 後藤康仁准教授が、日本真空学会フェローに就任されました。
    おめでとうございます。 → 詳細はこちら
  • 2017. 8. 2
  • 白石研究室では現在、博士研究員を1名募集しています。 → 詳細はこちら
  • 2017. 7.11
  • 白石教授らが執筆したProgress ArticleがNature Physics誌からonline releaseされました。
    "Spin conversion on the nanoscale"
    Y. Otani, M. Shiraishi, A. Oiwa, E. Saitoh and M. Murakami
    詳細はこちら
    この論文は新学術領域創成型研究「ナノスピン変換科学」の主要メンバーで執筆しました。
    我々の新学術のアクティビティや目指すもの、関連する重要なコンセプトや論文などがコンパクトにまとめられています。
  • 2017. 6. 8
  • 博士課程2回生の大島諒さんが、11月に開催されるスピントロニクス・磁性関連で最も重要な会議の1つである62nd Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials(米国・ピッツバーグ)で 招待講演を行うことになりました!大島さん、おめでとうございます。
  • 2017. 6. 1
  • 博士課程1回生の重松英さんが、平成29年度工学研究科馬詰研究奨励賞を受賞することになりました!
    重松さん、おめでとうございます!
    詳細はこちら
  • 2017. 5. 9
  • 大学院修士課程2回生の李垂範さん(連携コース学生)による論文がApplied Physics Letters誌に掲載されました。
    Appl. Phys. Lett. 110, 192401 (2017).
  • 2017. 5. 8
  • 博士課程2回生(日本学術振興会特別研究員DC1)の大島諒さんによる論文がApplied Physics Letters誌へ掲載されました。
    Appl. Phys. Lett. 110, 182402 (2017).
  • 2017. 4.24
  • 博士課程2回生(日本学術振興会特別研究員DC1)の大島諒さんによる論文のApplied Physics Letters誌への掲載が決まりました。
    "Spin injection into silicon detected by broadband ferromagnetic resonance spectroscopy"
    R. Ohshima, S. Klingler, S. Dushenko, Y. Ando, M. Weiler, H. Huebl, T. Shinjo, S. Goennenwein and M. Shiraishi
    本研究はワルター・マイスナー研究所(ドイツ・ミュンヘン市)との共同研究です。
  • 2017. 4.19
  • 大学院修士課程2回生の李垂範さん(連携コース学生)による論文がApplied Physics Letters誌に受理されました。
    "Investigation of spin scattering mechanism in silicon channel of Fe/MgO/Si lateral spin valves"
    S. Lee, N. Yamashita, Y. Ando, S. Miwa, Y. Suzuki, H. Koike and M. Shiraishi
    本研究はTDK株式会社、大阪大学大学院基礎工学研究科鈴木義茂研究室との共同研究です。
  • 2017. 4.11
  • 白石誠司教授が、平成29年度 文部科学大臣表彰科学技術賞(研究部門)を受賞しました。
    おめでとうございます。→ 詳細はこちら

 

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    最近の研究成果  [一覧

  • Strong evidence for d-electron spin transport at room temperature at a LaAlO3/SrTiO3 interface  [2017年2月]
  •   LaAlO3・SrTiO3は共に酸化物絶縁体ですが、その界面は金属的振る舞いを示す2次元電子系であることが知られています。 この界面における伝導電子は、通常伝導に寄与しないd軌道電子です。一般的にd軌道電子は磁性の起源となる局在した軌道であり、伝導電子のスピンコヒーレンスを阻害するとされてきました。 しかしながら、LaAlO3/SrTiO3界面のような遍歴したd軌道電子におけるスピンコヒーレンスについては未だ解明されていません。 本研究では、室温における LaAlO3/SrTiO3界面中のスピン輸送を観測し、そのスピンコヒーレンスについて検討しました。
      Fig.1にスピン輸送実験の模式図を示します。マイクロ波と磁場を印加することで、強磁性共鳴下において強磁性体であるPy(NiとFeの合金)からスピンがLaAlO3/SrTiO3界面へと転写されます。 界面に蓄積したスピンは面内方向に拡散し、スピン軌道相互作用の大きな非磁性電極(PtおよびTa)へ吸収されます。このとき、スピン流はスピン依存散乱により電流へと変換されるため起電力として観測できます。 我々は強磁性共鳴下における起電力を検出電極にて観測しました。これはスピン輸送を表す結果となります。驚くことに、スピン拡散長(スピンが向きを揃えて伝搬できる長さの指標)が室温にて従来スピン伝送媒体として良好な材料と 同程度であることを明らかにしました。本研究はLaAlO3/SrTiO3界面に新たなスピン機能を与えるだけでなく、酸化物スピントロニクスの嚆矢となる結果と言えます。

    本研究は東京工業大学 須崎友文准教授(現・三菱化学)、松崎功佑特任助教、大阪市立大学 仕幸英治准教授、 およびWalther-Meissner研究所(ドイツ)Sebastian T.B. Goennenwein博士(現・TU Dresden教授)、Hans Huebl博士、Mathias Weiler博士、Stefan Klingler氏との共同研究です。
    掲載論文: Nature Materilas 16, 609-614 (2017).
    (DOI: 10.1038/nmat4857)
  •  Figure 
  • Fig. 1. スピン輸送実験の模式図。スピン注入・検出電極であるPy・NM(= Pt, Ta)電極をLaAlO3/SrTiO3表面に作製しました。 スピンがPyから界面へと注入され、界面を伝搬した後、NM電極において起電力として観測されます。
  • Gate-tunable spin-charge conversion and a role of spin-orbit interaction in graphene  [2016年4月]
  •   Graphene-a single layer of carbon atoms arranged in honeycomb lattice-has a thickness 6 times smaller than the diameter of DNA helix in human body or 300000 times thinner than your hair. Surprisingly, on this short distance, graphene is able to scatter electrons to opposite directions depending on their magnetic moment (so called spin). Thus, graphene works as an extremely thin spin-to-charge converter, but how exactly does it happenn is still a big question.
      In this paper, we used microwaves to pump spins into the single-layer graphene from the adjacent yttrium iron garnet ferrimagnetic insulator layer. After that we controlled conversion of the pumped spins by applying out-of-plane electric field using ionic liquid top gate. We showed that efficiency of the spin-to-charge conversion in graphene is independent of the applied electric field: a previously missing step that was necessary to determine the spin-to-charge conversion mechanism. We determined that the inverse spin Hall effect is the dominant spin-charge conversion mechanism in a single-layer graphene. From the gate dependence of the electromotive force we also showed dominance of the intrinsic-like over Rashba spin-orbit interaction. Our result also showed that graphene can work as a stable spin-to-charge converter, while other electric properties can be tuned by the applied electric field: a promising feature for the future magneto-electric devices.
      The study was published in the Physical Review Letters: S. Dushenko, H. Ago, K. Kawahara, T. Tsuda, S. Kuwabata, T. Takenobu, T. Shinjo, Y. Ando, and M. Shiraishi, Gate-Tunable Spin-Charge Conversion and the Role of Spin-Orbit Interaction in Graphene,
    掲載論文: Phys. Rev. Lett. 116,166102 (2016).
  •  Figure 
  • Fig. 1. (Left) Layout of the spin-charge conversion experiment. (Center) Under the ferromagnetic resonance pure spin current was transferred through the ferrimagnetic insulator/graphene interface. The pure spin current in the single-layer graphene was converted into an in-plane charge current. The generated voltage was detected from the Ti/Au contact pads. (Right) Schematic view of an electric gate using ionic liquid placed on top of the single-layer graphene.
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  • トポロジカル絶縁体TlBiSe2の電気伝導特性:精確な解析手法の提案  [2015年6月]
  •   三次元トポロジカル絶縁体で現れる「スピン偏極表面ディラック電子系」は新しい電子・スピン輸送の舞台として注目を集めています。一方でこれまでに見つかっているすべての物質では表面キャリアと同程度あるいはそれ以上のバルクキャリアが存在することが分かっており、実際の測定ではバルクキャリアの影響が不可分に入るという問題があります。特に電荷輸送実験では、表面輸送特性とバルク輸送特性の分離に「二重キャリア模型」が有効とされ多くの成果が発表されています。ところがこの模型はほとんどの場合に統計的有意性を満たさないことが知られており、従って「二重キャリア模型」で得られた結果は実験値として扱うには不十分です。しかしながら二重キャリア模型を用い、統計誤差を公表せずに議論が展開されている現状があります。
      本報告で私たちは「二重キャリア模型」における実験、数学、物理学の位置付けを明確にし、統計的有意性を満たす新しい解析手法を発見、構築しました。またこの手法をトポロジカル絶縁体TlBiSe2の電荷輸送実験に適用し、これまで報告されてきた典型的な組成の試料ではバルク中の二種類のキャリアが重要で、表面キャリアの影響は無視できることを示しました。得られた結果は光電子分光実験や第一原理計算とも一致し、さらにバルクキャリアは音響フォノンを主な散乱源とすること、散乱機構が時間反転対称性の有無に依存しないことも分かりました。
      トポロジカル絶縁体の研究では理論から期待される多くの表面輸送現象に興味が行きがちですが、「実際の測定でどこまで結論できるか」という視点は極めて重要です。本報告はこの視点に基づき、トポロジカル絶縁体の輸送特性を実験的に評価するための具体的な指針を示した成果といえます。また「二重キャリア模型は実験で厳密に扱える」という指摘はトポロジカル絶縁体の研究に限らず、あらゆる電気伝導測定に適用可能な応用範囲の広いものです。今後いろいろな系に適用され、その威力を発揮することが期待されます。
      
    本研究は広島大学大学院理学研究科 木村昭夫教授、黒田健太博士(現・東京大学物性研究所)、白井開渡氏との共同研究です。
    掲載論文: Phys. Rev. B 91, 235117 (2015).
    (Preprint: arXiv:1505.05624)
  •  Figure 
  • 磁場中電気伝導特性実験(左)と第一原理計算(右)[G. Eguchi, unpublished (2015).]から分かるバルク金属状態.磁気抵抗(Magnetoresistance)はバルク由来の二重キャリア模型で説明できることが分かった.
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  • "Experimental demonstration of room-temperature spin transport in n-type germanium epilayers"  [2015年4月]
  •    We report an experimental demonstration of room-temperature spin transport in n-type Ge epilayers grown on a Si(001) substrate. By utilizing spin pumping under ferromagnetic resonance, which inherently endows a spin battery function for semiconductors connected with a ferromagnet, a pure spin current is generated in the n-Ge at room temperature. The pure spin current is detected by using the inverse spin-Hall effect of either a Pt or Pd electrode on n-Ge. From a theoretical model that includes a geometrical contribution, the spin diffusion length in n-Ge at room temperature is estimated to be 660 nm. Moreover, the spin relaxation time decreases with increasing temperature, in agreement with a recently proposed theory of donor-driven spin relaxation in multivalley semiconductors. 

    S. Dushenko, M. Koike, Y. Ando, T. Shinjo, M. Myronov, and M. Shiraishi
    掲載論文: Physical Review Letters 114,196602 (2015).
  •  Figure 
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