研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクに関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルク増大を目指した研究を推進する。コアメンバー(案)：新田G(東北大)、NTT物性基礎研、MIT、KAIST期待される研究成果:半導体中のスピン軌道相互作用としてRashbaスピン軌道相互作用(α)とDresselhausスピン軌道相互作用(β)が存在し、この2つの強さを等しくすることでスピン緩和が抑制される。また、半導体や金属の界面で期待されるRashbaスピン軌道相互作用に起因したスピン軌道トルクの解明が期待される。研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とその抑制に関する研究概要:スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスの基本原理として注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン緩和抑制を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況):従来金属薄膜のスピン緩和は、電子散乱にともないスピン反転が生じると考えられていた。エピタキシャルPt薄膜のスピン緩和時間は電子散乱時間と逆比例関係にあり、電子歳差運動が関与していることを明らかにした。この結果は界面電界に起因したスピン軌道相互作用が重要な役割を果たしていることを示唆し、電界制御が可能となることが期待される。主要発表論文等:  [1] J. Ryu, M. Kohda, J. Nitta, Phys. Rev.   Lett. 116, 256802 (2016). [2] H. Gamou, J. Ryu, M. Kohda, J. Nitta, Appl. Phys. Exp. 10, 023003 (2017).研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とその抑制に関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン緩和抑制を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況): III-VI族層状半導体GaSeは、同程度のエネルギーギャップ、価電子帯のスピン分離をもつIII-V族半導体GaAsに比べて10倍以上スピン軌道相互作用が強くなることを見いだした。また、バックゲート電圧依存性から、ラッシュバ型のスピン軌道相互作用であることを確認した。主要発表論文等:  [1] S. Takasuna, et al. Phys. Rev. B 96, 161303(R) (2017) [2] R. Enoki, et al. , Appl. Phys. Express 11, 033001 (2018)研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とその抑制に関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン緩和抑制を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況) :金属/磁性体界面のスピン軌道トルクの起源を解明するため、スピンホール角とスピン緩和長を調べた。MgO(110)上にエピタキシャル成長したPt/Coのスピンホール磁気抵抗(SMR)に異方性を観測した。2つの異なる方向のスピン緩和長と抵抗率の関係から単純なElliot-Yafet機構では説明できないことが分かった。スピンホール磁気抵抗(SMR)の異方性主要発表論文等:[1] R. Thompson, J. Ryu, Y. Du, S. Karube, M. Kohda, and J. Nitta.  8th JSPS Core-to-Core Workshop on “New-Concept Spintronic Devices" (January 11, Sendai, Japan, 2019)研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とその抑制に関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクの解明を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況):  Taはスピンホール角が大きく、スピン軌道トルクを用いた磁化反転に適した材料として注目されている。これまで、エピタキシャルTa薄膜は界面のRashbaスピン軌道相互作用がスピン緩和に重要な役割を果たすことを見出してきた。今年度はエピタキシャルTa薄膜は多結晶Taに比べて5 0%程度スピンホール角が増大することを見出した。エピタキシャルTa薄膜と多結晶Ta薄膜のスピン軌道トルクとスピンホール磁気抵抗の膜厚依存性主要発表論文等: [1] H. Gamou, Ye Du, M. Kohda, and J. Nitta, Phys. Rev. B99, 184408 (2019).研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクに関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクの解明を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況): MgO(110)基板上にエピタキシャル成長したPt/Co薄膜は結晶方向に依存したスピン軌道トルクを生み出すことを見出した。また、スピン緩和機構としてDP機構が観測されており界面のRashbaスピン軌道相互作用が重要な役割をはたしていると考えられる。主要発表論文等:  [1] R. Thompson, J. Ryu, S. Karube, M. Kohda, and J. Nitta, Phys. Rev. B101, 214415  (2020).研究プロジェクト名: 半導体･金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクに関する研究概要：スピン軌道相互作用は電子スピンを電気的に生成･制御･検出する方法を提供しスピンオービトロニクスとして注目されている。一方、スピン軌道相互作用はスピン緩和をもたらす原因となる。本プロジェクトでは半導体及び金属のスピン緩和機構の解明とスピン軌道トルクの解明を目指した研究を推進する。研究成果(実施状況):強磁性体/金属系を用いたスピン軌道トルクによる磁化反転が注目されている。これまで、金属中のスピンホール効果と磁性体/金属界面のRashba効果に起因したトルクが指摘されてきた。今回、SrTiO3、LaAIO3基板上にエピタキシャル成長したPt/Coを用いることにより、基板とPt界面に起因したスピン軌道トルクも重要となることを示した。 STO,LAO基板上のPt/Co薄膜を用いたハーモニック測定とスピン軌道トルクの膜厚依存性主要発表論文等: [1]  C. Choi, J. Ryu, R. Thomason, M. Kohda, J. Nitta, B-G. Park, Appl. Phys. Lett. Mat. 10, 011105 (2022)