大学院創成科学研究科（工学系学域）の浅田裕法教授を含む九州工業大学、山口大学、Nanyang Technological University（シンガポール）、Inter University Accelerator Center（インド）の研究グループ（研究代表者：九州工業大学大学院情報工学研究院　福間康裕教授）は、白金薄膜中に硫黄イオンを注入することでスピンホール効果の大幅な向上に成功しました。これにより、今後、スピンホール効果からのスピン軌道トルクを利用した次世代磁気ランダムアクセスメモリ（MRAM）やスピン発振子を利用した人工知能デバイスの開発が進み、スマートフォンをはじめとする様々な情報機器の低消費電力化などが期待されます。

なお、この研究成果は、ドイツ科学雑誌「Advanced Quantum Technologies」（2020年12月3日）に掲載されました。また、2021年1月号の表紙として紹介されました。

ポイント

◆白金薄膜中に硫黄イオンを注入（5×1016 ion/cm2、12 keV）することで、電流・スピン流間相互変換効率を50%に向上
◆3つの異なる測定技術を利用して、発見した材料の電流・スピン流間相互変換効率を確認
◆磁性体層へと作用するスピン軌道トルクも大幅に向上し、発見した材料はスピントロニクス技術を利用した次世代のメモリや人工知能デバイスの応用に期待

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図左：スピントルク強磁性共鳴法によるスピン スピンホール効果の測定方法

図右：白金系材料にて報告されているホール角θSHと電気伝導度σxxの関係

論文の詳細情報

タイトル：Enhanced Spin Hall Effect in S‐Implanted Pt
著者名：Utkarsh Shashank, Rohit Medwal, Taiga Shibata, Razia Nongjai, Joseph Vimal Vas, Martial Duchamp, Kandasami Asokan, Rajdeep Singh Rawat, Hironori Asada, Surbhi Gupta, Yasuhiro Fukuma
雑誌：Advanced Quantum Technologies
DOI：10.1002/qute.202000112

謝辞

本研究は JSPS 科研費 18H01862、18H05953、19K21112 および日本板硝子材料工学助成会の助成を受けたものです。