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論文

Temporal change in radiological environments on land after the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident

斎藤 公明; 三上 智; 安藤 真樹; 松田 規宏; 木名瀬 栄; 津田 修一; 佐藤 哲朗*; 関 暁之; 眞田 幸尚; Wainwright-Murakami, Haruko*; et al.

Journal of Radiation Protection and Research, 44(4), p.128 - 148, 2019/12

Massive environmental monitoring has been conducted continuously after the Fukushima accident with different monitoring methods having different features together with migration studies of radiocesium in diverse environments. At three months after the accident, multiple radionuclides were detected at many places; while it was confirmed that radiocesium was most important from the viewpoint of long-term exposures. The air dose rates in environments related to human living have decreased faster than expected from radioactive decay by a factor of 2-3 on average. An empirical model for predicting air dose rate distribution was developed based on statistical analysis of massive car-borne survey data. Some trials were performed to integrate different types of contamination maps to obtain an integrated map of better quantity. Annual external exposure doses for residents who would return to their home were estimated to less than a few mSv as a whole. The environmental data and knowledge have been provided for diverse-spectrum of people in different ways.

論文

Spin pumping blocked by single-layer graphene

白 怜士*; 田代 隆治*; 中山 裕康*; 家田 淳一; 圓谷 志郎; 境 誠司; 安藤 和也*

Applied Physics Express, 8(7), p.073009_1 - 073009_3, 2015/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:11.36(Physics, Applied)

Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt二重層の境界面に、単層グラフェン(SLG)を挿入するとスピンポンピングが強力に抑制されることを見いだした。Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt二重層におけるスピンポンピングは、強磁性層の磁化緩和を促進させる。このことは、強磁性共鳴線幅のマイクロ波周波数依存性により定量的に評価される。我々は、このスピンポンピングによる磁化緩和の促進が、Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/SLG/Pt三重層において消失することを示す。本成果は、単一原子層によってスピンポンピングが遮断されることを示しており、金属系のスピンポンピングにおける界面短距離スピン交換結合の重要性を明らかにするものである。

論文

Polaron spin current transport in organic semiconductors

渡邉 峻一郎*; 安藤 和也*; Kang, K.*; Mooser, S.*; Vaynzof, Y.*; 紅林 秀和*; 齊藤 英治; Sirringhaus, H.*

Nature Physics, 10(4), p.308 - 313, 2014/04

 被引用回数:137 パーセンタイル:97.98(Physics, Multidisciplinary)

In spintronics, pure spin currents play a key role in transmitting, processing and storing information. A pure spin current is a flow of electron spin angular momentum without a simultaneous flow of charge current. It can be carried by conduction electrons or magnons and has been studied in many inorganic metals, semiconductors and insulators, but not yet in organic semiconductors. Charge carriers in $$pi$$-conjugated organic materials are localized spin-1/2 polarons which move by hopping, but the mechanisms of their spin transport and relaxation are not well understood. Here we use ferromagnetic resonance spin pumping in a ferromagnet/conjugated polymer/nonmagnetic spin-sink trilayer to demonstrate the ability of polarons to carry pure spin currents over hundreds of nanometres with long spin relaxation times of up to a millisecond and to exhibit Hanle precession. By systematically comparing charge and spin transport on the same trilayer we show that spin-orbit coupling mediates spin relaxation at room temperature.

論文

Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface

Qiu, Z.*; 安藤 和也*; 内田 健一*; 梶原 瑛祐*; 高橋 遼*; 中山 裕康*; 安 東秀*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(9), p.092404_1 - 092404_4, 2013/08

 被引用回数:97 パーセンタイル:95.88(Physics, Applied)

白金(Pt)/イットリウム鉄ガーネット(YIG)界面を高い精度で制御することに成功し、そのPt/YIG界面におけるスピンミキシングコンダクタンスを研究した。高い結晶性をもつ明瞭な界面が、ミキシングコンダクタンスの最大値を得るためには重要な要素であることを実験的に示した。そのスピンミキシングコンダクタンスはよく制御されたPt/YIG界面において、理論的予想最大値と近い、1.3$$times$$10$$^{18}$$m$$^{-2}$$という値が得られた。

論文

Solution-processed organic spin-charge converter

安藤 和也*; 渡邉 峻一郎*; Mooser, S.*; 齊藤 英治; Sirringhaus, H.*

Nature Materials, 12(7), p.622 - 627, 2013/07

 被引用回数:139 パーセンタイル:97.61(Chemistry, Physical)

有機材料は、長いスピン反転時間とコスト,柔軟性,大面積化の容易性等からスピントロニクスにおいて大きな可能性を秘めている。この実現に向け、本研究において溶剤プロセスを用いた有機物高分子における純スピン流生成を観測した。純スピン流は高分子膜下の磁性絶縁体からのスピンポンピングによって生成し、高分子膜中の逆スピンHall効果によって観測した。観測された電圧は逆スピンHall効果の振る舞いに一致しており、有機物高分子膜へのスピン流注入が可能であることが結論できる。さらに、高分子材料においては高いスピン流-電流変換効率と長いスピン流反転時間が共存するという、無機物では得られなかった有用な性質があることが確認された。以上の成果により、次世代の有機物スピントロニクス素子実現への道が切り開かれた。

報告書

国際原子力機関原子力エネルギーマネジメントスクールの開催; 2012年

大釜 和也; 安藤 葉子; 山口 美佳; 生田 優子; 篠原 伸夫; 村上 博幸; 山下 清信; 上坂 充*; 出町 和之*; 小宮山 涼一*; et al.

JAEA-Review 2013-004, 76 Pages, 2013/05

JAEA-Review-2013-004.pdf:13.53MB

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)は、原子力人材育成ネットワーク、東京大学及び日本原子力産業協会とともに、日本がアジアの原子力人材育成の中核となることを目指し、IAEAの原子力エネルギーマネジメントスクールを我が国に招致した。同スクールにおいては、IAEAの専門家を講師とした講義のほか、多くの日本人専門家の協力を得て、福島第一原子力発電所事故の教訓、日本の原子力分野における経験・技術の紹介などを含む独自性のある講義や施設見学を提供した。このスクールの開催を通して、我が国の若手人材の国際化及び新規原子力導入国等の人材育成へ寄与することができた。また、我が国とIAEAとの協力関係の促進に資することができた。加えて、我が国初となる本スクールの開催により、省庁,大学,メーカ,電力,研究開発機関が一体となって協力しあったことにより、国内の原子力人材ネットワークの協力関係の強化を行うことができた。本報告では、今後の我が国による国内外の国際原子力人材の育成事業の効果的実施に資するため、本スクールの準備、開催状況及び評価について述べる。

論文

Spin-pump-induced spin transport in $$p$$-type Si at room temperature

仕幸 英治*; 安藤 和也*; 久保 和樹*; 齊藤 英治; 新庄 輝也*; 白石 誠司*

Physical Review Letters, 110(12), p.127201_1 - 127201_5, 2013/03

 被引用回数:130 パーセンタイル:97.5(Physics, Multidisciplinary)

室温環境で、純スピン流を$$p$$-型Si中に流しスピン流源から離れた場所で純スピン流を観測することに成功した。強磁性共鳴と$$s$$-$$d$$相互作用を通じて$$p$$-型Si/NiFe界面にスピン蓄積を発生させ、このスピン蓄積から生じる純スピン流を$$p$$-型Si上の離れた箇所に蒸着したPd線中の逆スピンHall効果によって観測した。これにより、室温環境において$$p$$-型Siで純スピン流輸送が可能であることが示された。

論文

Heat-induced damping modification in yttrium iron garnet/platinum hetero-structures

Jungfleisch, M. B.*; 安 東秀*; 安藤 和也*; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; Vasyuchka, V. I.*; Chumak, A. V.*; Serga, A. A.*; 齊藤 英治; Hillebrands, B.*

Applied Physics Letters, 102(6), p.062417_1 - 062417_4, 2013/02

 被引用回数:45 パーセンタイル:88(Physics, Applied)

We experimentally demonstrate the manipulation of magnetization relaxation utilizing a temperature difference across the thickness of an yttrium iron garnet/platinum hetero-structure: the damping is either increased or decreased depending on the sign of the temperature gradient. This effect might be explained by a thermally induced spin torque on the magnetization precession. The heat-induced variation of the damping is detected by microwave techniques as well as by a DC voltage caused by spin pumping into the adjacent Pt layer and the subsequent conversion into a charge current by the inverse spin Hall effect.

論文

Spin pumping by nonreciprocal spin waves under local excitation

井口 亮*; 安藤 和也*; Qiu, Z.*; 安 東秀*; 齊藤 英治; 佐藤 徹哉*

Applied Physics Letters, 102(2), p.022406_1 - 022406_3, 2013/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:51.84(Physics, Applied)

YIG/Pt系で非可逆磁気表面波(MSSW)を用いた局所励起によるスピンポンプの空間分布を逆スピンホール効果を用いて測定した。このMSSWによるスピンポンプの局所強度は中心がバイアス磁場の逆数に従って導波管中心から$$pm$$1mmのずれを生じる。このことはMSSWの非可逆的な伝搬がマクロスコピックな領域に渡って起こっていることを示している。スピンポンプと逆スピンホール効果の組み合わせは磁性絶縁体中の局所的なスピンダイナミクスを電気的に調べることを可能とする。

論文

Directional control of spin-wave emission by spatially shaped light

佐藤 琢哉*; 照井 勇輝*; 守谷 頼*; Ivanov, B. A.*; 安藤 和也*; 齊藤 英治; 志村 努*; 黒田 和男*

Nature Photonics, 6(10), p.662 - 666, 2012/10

 被引用回数:160 パーセンタイル:99.11(Optics)

将来のスピントロニクス技術においてスピン波はジュール発熱のない情報キャリアとして期待されている。スピン波放出の方向制御はスイッチングデバイスを実現するのに必要とされてきた。われわれは、円偏向の形状制御したパルス光を利用した制御方法について提案する。磁性体上に集光されたパルス光は逆Faraday効果によってスピン波を生成する。このスピン波の波数分布は集光パルスの空間強度分布によって決定される。この技術の原理を理論的にまた実験的に示し、エネルギーの流れる方向を、楕円状パルス光の長軸方向を磁場に平行又は垂直にすることで、制御することに成功した。

論文

Interface induced inverse spin Hall effect in bismuth/permalloy bilayer

Hou, D.*; Qiu, Z.*; 針井 一哉; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; 藤川 安仁*; 中山 裕康*; 吉野 達郎*; 安 東秀*; 安藤 和也*; et al.

Applied Physics Letters, 101(4), p.042403_1 - 042403_4, 2012/07

 被引用回数:60 パーセンタイル:91.48(Physics, Applied)

ビスマス/パーマロイ二層膜における逆スピンホール効果をスピンポンピングを用いて室温下で測定した。その結果、強磁性共鳴の吸収線幅からビスマスが良いスピン吸収材であることわかった。また、二層膜の逆スピンホール電圧と抵抗値の測定により、ビスマス膜厚の増大とともに逆スピンホール電流が減少することを見いだした。これは白金/パーマロイのような従来の二層膜における逆スピンホール効果の理解とは異なるものである。ビスマス/パーマロイ界面のスピン伝導の変調を考慮することで、この逆スピンホール電流の膜厚依存性を定量的に説明できるモデルを構築した。

論文

Spin pumping driven by bistable exchange spin waves

安藤 和也*; 齊藤 英治

Physical Review Letters, 109(2), p.026602_1 - 026602_5, 2012/07

 被引用回数:37 パーセンタイル:84.56(Physics, Multidisciplinary)

パラメトリック励振したPt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$薄膜で双安定交換スピン波によるスピンポンピングを実証した。Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$薄膜でのパラメトリック励振によるスピンポンピングは短波長の交換スピン波の緩和を選択的に増強する。このことは、交換スピン波と界面での効率的なスピントランスファーによるスピン流の強い結合を示している。さらにパラメトリックスピンポンピングは、逆スピンHall効果と組合せることで、非線形スピン波ダイナミクスへの直接アクセスを可能とし、従来とは異なる交換スピン波の双安定性を明らかにする。

論文

Geometry dependence on inverse spin Hall effect induced by spin pumping in Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt films

中山 裕康*; 安藤 和也*; 針井 一哉; 吉野 達郎*; 高橋 遼*; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Physical Review B, 85(14), p.144408_1 - 144408_7, 2012/04

 被引用回数:161 パーセンタイル:97.96(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性共鳴(FMR)によるスピンポンピングで誘起される逆スピンHall効果(ISHE)の形状依存性を定量的に調べた。Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt薄膜のサイズと膜厚を変え、FMRスペクトルとISHEによって誘起される起電力を測定した。薄膜形状を変えるとISHEによって誘起される電流はシステマティックに変化する。スピンポンピングによって誘起されるISHEの膜厚依存性はNi$$_{81}$$Fe$$_{19}$$とPtでは異なっている。

論文

All-oxide system for spin pumping

Qiu, Z.*; 梶原 瑛祐*; 安藤 和也*; 藤川 安仁*; 内田 健一*; 田代 隆治*; 針井 一哉*; 吉野 達郎*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 100(2), p.022402_1 - 022402_3, 2012/01

 被引用回数:28 パーセンタイル:76.85(Physics, Applied)

単純な酸化物のみからなる系においてスピン波共鳴によるスピンポンプを逆スピンホール効果(ISHE)を用いて詳しく調べた。ランタンドープのイットリウム鉄ガーネット(La:YIG)/インジウムスズ酸化物(ITO)の2層膜においてスピンポンプが生じスピン流がITO層に注入され、それがISHEを通じて起電力として観測される。この起電力は面外磁場角度と励起マイクロ波パワーに依存して観測されたが、これはISHEの理論予測とよい一致を示す。酸化物のみからなる系でのスピンポンプの発見は酸化物スピントロニクスの可能性を広げるものである。

論文

Observation of the inverse spin Hall effect in silicon

安藤 和也*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 3, p.629_1 - 629_6, 2012/01

 被引用回数:167 パーセンタイル:98.09(Multidisciplinary Sciences)

The spin-orbit interaction in a solid couples the spin of an electron to its momentum. This coupling gives rise to mutual conversion between spin and charge currents: the direct and inverse spin Hall effects. The spin Hall effects have been observed in metals and semiconductors. However, the spin/charge conversion has not been realized in one of the most fundamental semiconductors, silicon, where accessing the spin Hall effects has been believed to be difficult because of its very weak spin-orbit interaction. Here we report observation of the inverse spin Hall effect in silicon at room temperature. The spin/charge current conversion efficiency, the spin Hall angle, is obtained as 0.0001 for a p-type silicon film. In spite of the small spin Hall angle, we found a clear electric voltage due to the inverse spin Hall effect in the p-Si film, demonstrating that silicon can be used as a spin-current detector.

論文

Electrically tunable spin injector free from the impedance mismatch problem

安藤 和也*; 高橋 三郎; 家田 淳一; 紅林 秀和*; Trypiniotis, T.*; Barnes, C. H. W.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Materials, 10(9), p.655 - 659, 2011/09

 被引用回数:220 パーセンタイル:98.75(Chemistry, Physical)

Injection of spin currents into solids is crucial for exploring spin physics and spintronics. There has been significant progress in recent years in spin injection into high-resistivity materials, for example, semiconductors and organic materials, which uses tunnel barriers to circumvent the impedance mismatch; the impedance mismatch between ferromagnetic metals and high-resistivity materials drastically limits the spin-injection efficiency. However, because of this problem, there is no route for spin injection into these materials through low-resistivity interfaces, that is, Ohmic contacts, even though this promises an easy and versatile pathway for spin injection without the need for growing high-quality tunnel barriers. Here we show experimental evidence that spin pumping enables spin injection free from this condition; room-temperature spin injection into GaAs from Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$ through an Ohmic contact is demonstrated through dynamical spin exchange. Furthermore, we demonstrate that this exchange can be controlled electrically by applying a bias voltage across a Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/GaAs interface, enabling electric tuning of the spin-pumping efficiency.

論文

Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in metallic systems

安藤 和也*; 高橋 三郎; 家田 淳一; 梶原 瑛祐*; 中山 裕康*; 吉野 達郎*; 針井 一哉*; 藤川 安仁*; 松尾 衛*; 前川 禎通; et al.

Journal of Applied Physics, 109(10), p.103913_1 - 103913_11, 2011/05

 被引用回数:338 パーセンタイル:99.43(Physics, Applied)

強磁性/常磁性複層系において、スピンポンピングによって誘起された逆スピンホール効果(ISHE)の系統的な研究を行う。強磁性共鳴により駆動されたスピンポンピングが常磁性層にスピン流を注入し、常磁性層におけるISHEの作用によりスピン流に対して横向きに起電力が生じる。Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt薄膜系では、強磁性共鳴条件において印加磁場の向きと直交する方向に起電力が発生することがわかった。起電力のスペクトル形状はローレンツ関数を用いてよく再現され、観測された起電力は完全にスピンポンピング誘起のISHEによるものであることを示している。すなわち、本実験ではその他の外的な磁気電圧効果は排除されている。起電力はマイクロ波強度,印加磁場の方向,薄膜の大きさに対し系統的に変化する。この振る舞いはLandau-Lifshitz-Gilbert方程式に基づく理論計算によりよく再現される。また、この起電力は、Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$を強磁性絶縁体Y$$_3$$Fe$$_4$$GaO$$_{12}$$で置き換えたPt/Y$$_3$$Fe$$_4$$GaO$$_{12}$$複層膜系においても観測され、スピンポンピング誘起ISHEが起電力の起源となっていることを示唆している。

論文

Spin pumping efficiency from half metallic Co$$_2$$MnSi

中堂 博之; 安藤 和也*; 斉藤 今朝美*; 岡安 悟; 春木 理恵; 桜庭 裕弥*; 安岡 弘志; 高梨 弘毅; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 109(7), p.073915_1 - 073915_4, 2011/04

 被引用回数:16 パーセンタイル:59.6(Physics, Applied)

スピン流の生成及び制御は、スピントロニクス研究分野の基本技術として重要である。近年、強磁性共鳴(FMR)を利用したスピンポンピングがスピン流を生成する手段としてスピントロニクスの基礎,応用研究に広く用いられるようになってきた。本研究では、強磁性材料として高スピン偏極Co$$_2$$MnSi(CMS)に着目し、スピンポンピング実験を行った。測定に用いた試料は単結晶CMS/Ptヘテロ構造薄膜である。CMS層で生成されたスピン流はPt層の逆スピンホール効果によって電流に変換されるので、電極間に生じた起電力を測定しCMSのスピン変換効率を見積もる。測定の結果、FMR共鳴磁場で起電力が最大になっており、磁場方向を反転させると起電力の符号は反転する。このことは逆スピンホール効果の幾何的要因を反映しており、CMSのスピンポンピングで生成されたスピン流がPt層に注入されたことを示唆している。見積もられたスピン変換効率はパーマロイより小さいことがわかった。このことから、スピン変換効率はバルクの分極率ではなく、界面の分極率が重要であると考えられる。

論文

Universality of the spin pumping in metallic bilayer films

吉野 達郎*; 安藤 和也*; 針井 一哉*; 中山 裕康*; 梶原 瑛祐*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 98(3), p.132503_1 - 132503_3, 2011/03

 被引用回数:30 パーセンタイル:77.86(Physics, Applied)

金属二層薄膜でスピンポンプを用いて大きなスピン流を生成する明確な指針を示す。Ni$$_{1-x}$$Fe$$_{x}$$/Pt二層薄膜で逆スピンホール効果を用いてスピンポンプを行い生成したスピン流について測定を行った。逆スピンホール効果の信号の大きさはスピンポンプモデルをもとにした計算結果でよく再現される。スピン流の大きさは飽和磁化の大きさ,ダンピング定数,磁化歳差の立体角の積によって一般に決定される。

論文

Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in different size Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt films

中山 裕康*; 安藤 和也*; 針井 一哉*; 藤川 安仁*; 梶原 瑛祐*; 吉野 達郎*; 齊藤 英治

Journal of Physics; Conference Series, 266, p.012100_1 - 012100_4, 2011/01

 被引用回数:7 パーセンタイル:96.03

スピン流を電圧に変換する逆スピンホール効果を異なる長さや幅のNi$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt薄膜で調べた。スピンポンプによって逆スピンホール効果から生じる電圧を室温で測定した。実験結果から逆スピンホール効果によって発生する電圧はNi$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt薄膜の長さに比例することが明らかになった。一方、発生する電圧はNi$$_{81}$$Fe$$_{19}$$/Pt薄膜の幅が変わっても変化しなかった。この結果は逆スピンホール効果を表すモデルと整合する。

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