要点

  • 材料中の欠陥による電子の散乱で、電流がエネルギーを失うことが問題
  • 電子スピンを電流の伝搬方向ごとに逆向きに制御
  • 電流はスピン流となり、スピンの反転禁止に応じて後方散乱が抑制

概要

東京工業大学 物質理工学院 材料系の合田義弘准教授と田中友規大学院生(博士後期課程2年)は、ナノ材料の原子配列と電子の後方散乱[用語1]を発生させない電子スピン[用語2]状態との相関関係を明らかにしました。

今回、第一原理計算と呼ばれる量子力学の基本原理に基づいた数値シミュレーションをビスマス(Bi)とインジウム(In)で構成されるナノワイヤに対して行ったところ、原子スケールで構造を制御する事で、正方向電流の電子スピンと負方向電流の電子スピンとを逆向きにできる事を示しました。一般的に、電子は材料中の欠陥により逆向きに散乱されますが、散乱の際にスピンの向きは保存されるため、ナノサイズの材料では電流の後方散乱が抑制され、デバイス中でのエネルギー損失が軽減されます。

本研究成果は、12月18日付の米物理学誌『Physical Review B』にRapid Communication(速報)として掲載されました。

詳細:https://www.titech.ac.jp/news/2018/043198.html