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前川 禎通; 吉川 貴史*; 中堂 博之; 家田 淳一; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics, 133(2), p.020902_1 - 020902_24, 2023/01
被引用回数：0Along with the progress of spin science and spintronics research, the flow of electron spins, i.e., spin current, has attracted interest. New phenomena and electronic states were explained in succession using the concept of spin current. Moreover, as many of the conventionally known spintronics phenomena became well organized based on spin current, it has rapidly been recognized as an essential concept in a wide range of condensed matter physics. In this article, we focus on recent developments in the physics of spin, spin current, and their related phenomena, where the conversion between spin angular momentum and different forms of angular momentum plays an essential role. Starting with an introduction to spin current, we first discuss the recent progress in spintronic phenomena driven by spin-exchange coupling: spin pumping, topological Hall torque, and emergent inductor. We, then, extend our discussion to the interaction/interconversion of spins with heat, lattice vibrations, and charge current and address recent progress and perspectives on the spin Seebeck and Peltier effects. Next, we review the interaction between mechanical motion and electron/nuclear spins and argue the difference between the Barnett field and rotational Doppler effect. We show that the Barnett effect reveals the angular momentum compensation temperature, at which the net angular momentum is quenched in ferrimagnets.
Np and 
Am gamma ray regions福田 竜生; 小畠 雅明; 菖蒲 敬久; 吉井 賢資; 神谷 潤一郎; 岩元 洋介; 牧野 高紘*; 山崎 雄一*; 大島 武*; 白井 康裕*; et al.
Journal of Applied Physics, 132(24), p.245102_1 - 245102_8, 2022/12
被引用回数：0Ni/SiCショットキー接合による放射線から電気エネルギーへの変換を、特にAm (30keV)及びAm (60keV)の
線に着目して調べた。変換効率は吸収量ベースで最大1.6%であった。SiCは比較的放射線耐性があることから、これは放射性廃棄物からの線エネルギーの再生に利用できる可能性を示している。また、高X線光電子分光(HAXPES)及び二次イオン質量分析法(SIMS)を組み合わせることで、接合界面にNi-Si化合物が生成されると効率が低下することも分かった。これは電気測定に加えてHAXPES及びSIMSの2つの手法を組み合わせて判明したことであり、今後のデバイス作成プロセスへのフィードバックが期待できる結果である。
-BaTiO solid solutions米田 安宏; Kim, S.*; 森 茂生*; 和田 智志*
Japanese Journal of Applied Physics, 61(SN), p.SN1022_1 - SN1022_10, 2022/11
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)(1-
)BiFeO-BaTiO固溶体の局所構造解析を放射光高エネルギーX線回折実験で得られたデータをPDF解析することによって行った。まず、XAFS実験を行いサンプルスクリーニングを行ったところ、BiFeOリッチな組成での構造揺らぎが大きいことがわかった。そこでBiFeOリッチな組成のサンプルのPDF解析を行った。その結果、平均構造は立方晶構造であるものの局所構造は菱面体晶構造で再現でき、さらに揺らぎの大きな組成では菱面体晶の対称性を破る変位があることがわかった。
平田 悠歩; 甲斐 健師; 小川 達彦; 松谷 悠佑; 佐藤 達彦
Japanese Journal of Applied Physics, 61(10), p.106004_1 - 106004_6, 2022/10
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)検出器や半導体メモリなどのSiデバイスにおいて、パルス波高欠損やソフトエラーなどの放射線影響が問題となっている。このような放射線影響のメカニズムを解明するためには、放射線による精密なエネルギー付与情報が必要である。そこで、Siにおける電子線のエネルギー付与をナノスケールで計算できる電子線飛跡構造解析機能を開発しPHITSに実装した。開発した機能の検証として電子の飛程や付与エネルギー分布を計算したところ、既報のモデルと一致することを確認した。また、一つのキャリア生成に必要なエネルギー(
値)について、実験値を再現する二次電子生成のエネルギー閾値は2.75eVであることを見出すとともに、このエネルギー閾値は解析的に計算された結果および実験値と一致することがわかった。本研究で開発した電子線飛跡構造解析機能はSiデバイスに対する放射線影響の調査に応用することが期待される。
岩瀬 彰宏*; 福田 健吾*; 斎藤 勇一*; 岡本 芳浩; 千星 聡*; 雨倉 宏*; 松井 利之*
Journal of Applied Physics, 132(16), p.163902_1 - 163902_10, 2022/10
アモルファスSiO
試料に380keVのFeイオンを室温で注入した。注入後、一部の試料に16MeVのAuイオンを照射した。SQUID磁束計を用いて磁気特性を調べ、透過型電子顕微鏡とX線吸収分光法(EXAFSとXANES)を用いてFe注入SiO試料のモルフォロジーを調べたところ、Feナノ粒子のサイズが大きくなっていることがわかった。Feナノ粒子の大きさは、Feの注入量の増加とともに大きくなった。Feナノ粒子の一部はFe酸化物からなり、Fe注入量の増加に伴い、Fe原子の価数や構造が金属
-Feに近くなった。Feを注入したSiO試料では、室温での磁性が観測された。少量のFeを注入した試料の磁化-磁場曲線はLangevinの式で再現され、Feナノ粒子が超常磁性的な振る舞いをすることが示唆された。また、Feを多量に注入した場合、磁化-磁場曲線は強磁性状態を示している。このような磁気特性の結果は、X線吸収の結果と一致する。その後の16MeVのAu照射により、Feナノ粒子は破砕され、その結果、磁化は減少した。
吉田 雅幸*; 西端 樹*; 松田 朋己*; 伊藤 佑介*; 杉田 直彦*; 城 鮎美*; 菖蒲 敬久; 荒河 一渡*; 廣瀬 明夫*; 佐野 智一*
Journal of Applied Physics, 132(7), p.075101_1 - 075101_9, 2022/08
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)This study aims to investigate the influence of the pulse duration on the mechanical properties and dislocation density of a aluminum alloy treated using dry laser peening. The results of the micro-Vickers hardness test, residual stress measurement, and dislocation density measurement demonstrate that over a pulse duration range of 180 fs to 10 ps, the maximum peening effects are achieved with a pulse duration of 1 ps. Moreover, the most significant dry laser peening effects are obtained by choosing a pulse duration that achieves a laser intensity that simultaneously generates the strongest shock pressure, suppresses optical nonlinear effects, and realizes the least thermal effects, which weaken the shock effects.
/4H-SiC(11
0) interfaces中沼 貴澄*; 岩片 悠*; 渡部 ありさ*; 細井 卓治*; 小林 拓真*; 染谷 満*; 岡本 光央*; 吉越 章隆; 志村 考功*; 渡部 平司*
Japanese Journal of Applied Physics, 61(SC), p.SC1065_1 - SC1065_8, 2022/05
被引用回数：4 パーセンタイル：87.45(Physics, Applied)本研究ではSiC(110)面のNO窒化過程を詳細に観察し、MOSキャパシタの電気的特性への影響を調べた。具体的には、走査型X線光電子分光法によりサブナノメートルオーダの窒素分布プロファイリングを行った。その結果、窒化は(0001)面よりもはるかに速く進行し、界面の窒素濃度は約2.3倍であった。暗所および紫外線照射下で容量-電圧(
)測定を行い、伝導帯端/価電子帯端近傍の欠陥や、ヒステリシス・シフトを引き起こす欠陥を評価した。これらの欠陥は、窒化の進行とともに失活化されたが、過度の窒化は逆に電気的特性の劣化を招くことが分かった。以上の実験結果をもとに、NO窒化の最適条件を議論した。
He cryostat and a closed-cycle He gas handling system installed in a SQUID magnetometer without continuous-cooling functionality島村 一利*; 輪島 裕樹*; 牧野 隼士*; 阿部 聡*; 芳賀 芳範; 佐藤 由昌*; 河江 達也*; 吉田 靖雄*
Japanese Journal of Applied Physics, 61(5), p.056502_1 - 056502_7, 2022/05
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)We have conducted precise magnetization measurements down to 500 mK using a commercial magnetometer. The gas handling system contains two sorption pumps filled with granular charcoals. He gas is pressurized up to ambient pressure for liquification at 3 K and the vapor is pumped for cooling. We demonstrate the performance of the system by observing the Meissner effect of aluminum below the superconducting transition temperature.
structure observation of pyroelectric ceramics during power generation cycle川崎 卓郎; 福田 竜生; 山中 暁*; 坂本 友和*; 村山 一郎*; 加藤 孝典*; 馬場 将亮*; 橋本 英樹*; Harjo, S.; 相澤 一也; et al.
Journal of Applied Physics, 131(13), p.134103_1 - 134103_7, 2022/04
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Applied)The microscopic origin of the pyroelectric power generation using ferroelectric ceramics for energy harvesting from time-varying waste heat can be understood by conducting 
neutron diffraction measurements. The behavior of the domain orientation and lattice strain in the lead zirconate titanate (PZT)-based ceramics with a tetragonal structure during the novel power generation cycle combining electric field and temperature change were investigated. The [001] domains and the lattice strain of the (111) plane in the direction of parallel to the electric field increase in the process of simultaneous rise in the electric field and temperature, and rapidly decrease in the process of the field drop. The alignment of the domain orientation by the electric field and its randomization by the higher temperature during the cycle are critical features of the current power generation system.
NaTiO in high-temperature phases米田 安宏; 野口 祐二*
Japanese Journal of Applied Physics, 60(SF), p.SFFA08_1 - SFFA08_10, 2021/11
被引用回数：2 パーセンタイル：34.91(Physics, Applied)BiNaTiO(略称、BNT)は)は非鉛材料でありながら比較的大きな圧電特性を示すため、多くの研究が行われてきた。我々は化学量論的に正しい組成を持つ高品位BNTを用いて局所構造解析を行い、Bi/Naの局所的なオーダー構造を見出した。BNTは400
Cで常誘電体相へと相転移するが、高温相において、新たなdisorder構造が高温相で出現すると考えた。そこで、高温相において、放射光高エネルギーX線を用いた2体相関分布関数(PDF)解析を行った。その結果、BNTは200CからBiがシフトし、このシフト量が相転移のオーダーパラメーターとなってることを見出した。
栗田 圭輔; 酒井 卓郎; 鈴井 伸郎*; 尹 永根*; 杉田 亮平*; 小林 奈通子*; 田野井 慶太朗*; 河地 有木*
Japanese Journal of Applied Physics, 60(11), p.116501_1 - 116501_4, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：17.6(Physics, Applied)本研究では、生きた植物におけるRI動態をイメージングするために、蛍光体粉末(ZnS:Ag)を用いたオートラジオグラフィシステム「Live-autoradiography」を開発した。このシステムは、無傷の植物における元素の移動と蓄積を、光環境下で連続的に可視化する。イメージングテストでは、10-100kBqの
Cs点線源を測定した。この結果から、画像強度とCsの放射能との間に良好な線形性が確認できた。さらに、無傷のダイズ植物中におけるCsの動態イメージングを4日間行った。その結果、植物の節,葉脈,成長点にCsが蓄積している様子を観察できた。今回開発したシステムは、植物の生理現象の研究に利用できるだけでなく、放射性核種の定量的な測定にも利用できる。
中村 惇平*; 川北 至信; 下村 浩一郎*; 末益 崇*
Journal of Applied Physics, 130(19), p.195701_1 - 195701_7, 2021/11
被引用回数：1 パーセンタイル：17.6(Physics, Applied)Hydrogen defects sometimes form shallow impurity levels in semiconductors, and it is an important topic for semiconductor research to investigate their details. One of the experimental methods to determine the state of hydrogen is the muon spin rotation (
SR) experiment. By observing formation of a pseudo-hydrogen atom, called muonium, it is possible to investigate the hydrogen defect levels. In a previous theoretical study, the pinning levels were calculated for various materials as a reference for hydrogen defect levels, and these levels were universally distributed near the hydrogen electrode potential. Based on the prediction, SR experiments were performed for germanium sulfide (GeS) and germanium telluride (GeTe), where the hydrogen electrode potential is located in the bandgap for GeS, but not for GeTe. As a result, the SR spectra showed that the muonium forms in GeS, while it does not in GeTe. In GeS, 58
of the muons formed muoniums. The activation energy was obtained as 
meV. The hyperfine coupling frequency was 
GHz, and the Bohr radius of muonium was 1.3 times larger than that in vacuum. These properties indicated that the identified muonium does not form a typical impurity level that affects the electrical properties.
丸山 龍治; 山崎 大; 青木 裕之; 阿久津 和宏*; 花島 隆泰*; 宮田 登*; 曽山 和彦; Bigault, T.*; Saerbeck, T.*; Courtois, P.*
Journal of Applied Physics, 130(8), p.083904_1 - 083904_10, 2021/08
被引用回数：2 パーセンタイル：34.91(Physics, Applied)Ferromagnetic (FM) interlayer exchange coupling of ion-beam sputtered Fe/Ge multilayers was investigated by off-specular polarized neutron scattering measurements. We observed a monotonously growing correlation of magnetic moments in the out-of-plane direction with decreasing Ge thickness. The results of the Fe/Ge multilayers were used to invoke FM interlayer exchange coupling in a neutron polarizing supermirror in order to extend its bandwidth. Typically, the bandwidth is limited due to a Curie temperature close to room temperature of the thinnest Fe layers with less than 3 nm. We propose a modified layer sequence of the neutron polarizing supermirror, where the minimum Fe thickness was set to 3.5 nm whereas the Ge thickness was reduced. A performance test of the neutron polarizing supermirror showed that the FM interlayer exchange coupling contributed to the presence of the magnetization comparable to the bulk and resulted in a marked extension in the bandwidth.
Mn
As via soft X-ray magnetic circular dichroism竹田 幸治; 大矢 忍*; Pham, N. H.*; 小林 正起*; 斎藤 祐児; 山上 浩志; 田中 雅明*; 藤森 淳*
Journal of Applied Physics, 128(21), p.213902_1 - 213902_11, 2020/12
被引用回数：4 パーセンタイル：37.35(Physics, Applied)In order to understand the mechanism of the ferromagnetism in GaMnAs ((Ga,Mn)As), we have investigated the magnetic behavior on a microscopic level through systematic temperature (
) and magnetic-field (
) dependent soft X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) experiments at the Mn 
absorption edges. The and dependences of XMCD intensities have been analyzed using a model consisting of the ferromagnetic (FM), paramagnetic, and superparamagnetic (SPM) components. Intriguingly, we have found a common behavior for the ferromagnetic ordering process in (Ga,Mn)As samples with different Mn concentrations and different Curie temperature (
) values. In particular, the SPM component develops well above , indicating that local FM regions are formed well above . The present findings indicate that the onset of ferromagnetic ordering is triggered by local electronic states around the substitutional Mn ions. Insight into the most representative ferromagnetic semiconductor, (Ga,Mn)As, will be an important step in understanding the mechanism of ferromagnetic ordering in various ferromagnetic semiconductor families.
NaTiO米田 安宏; 野口 祐二*
Japanese Journal of Applied Physics, 59(SP), p.SPPA01_1 - SPPA01_7, 2020/11
被引用回数：17 パーセンタイル：82.64(Physics, Applied)放射光全散乱を利用してBiNaTiO (BNT)のナノスケール構造解析を行った。BNTは脱分極温度が低いという問題があるものの、非鉛で優れた圧電特性を持つ物質として期待されている。脱分極はリラクサー同様の散漫的な振る舞いであるため、局所構造解析が必要である。局所構造解析によって化学量論的不均一性と構造不均一性の両方を明らかにした。特に局所構造領域においてはTiのランダムネスが構造の平均化を強く促進していることがわかった。
山脇 正人*; 上杉 直也*; 岡 壽崇; 長澤 尚胤*; 安藤 太一*; O'Rourke, B. E.*; 小林 慶規*
Japanese Journal of Applied Physics, 59(11), p.116504_1 - 116504_5, 2020/11
15mから2000mの厚みを持つポリエチレンの陽電子消滅寿命測定を行った。試料厚がNa-22からの陽電子の飛程よりも薄い場合、陽電子はポリエチレン試料を突き抜けてしまい、精確な陽電子寿命測定が行えない。そこで、試料の裏にアニールしたSUS基板を配置し、SUS基板中で消滅した陽電子を計測することで、薄膜ポリエチレン試料中での陽電子消滅を分析する手法を開発した。この手法を延伸ポリエチレン試料に適用したところ、延伸に伴う自由体積空孔のサイズの減少と、自由体積空孔内で消滅する陽電子の割合の増加が測定できた。
岡安 悟; 針井 一哉*; 小畠 雅明; 吉井 賢資; 福田 竜生; 石田 真彦*; 家田 淳一; 齊藤 英治
Journal of Applied Physics, 128(8), p.083902_1 - 083902_7, 2020/08
被引用回数：2 パーセンタイル：8.66(Physics, Applied)The ion-irradiation tolerance of thermoelectric devices based on the spin Seebeck effect (SSE) was investigated by using 320 MeV gold ion (Au
) beams modeling cumulative damages due to fission products emitted from the surface of spent nuclear fuels. For this purpose, prototypical Pt/YFe
O
/GdGaO SSE elements were irradiated with varying the dose level at room temperature and measured the SSE voltage of them. We confirmed that the thermoelectric and magnetic properties of the SSE elements are not affected by the ion-irradiation up to 
ions/cm
fluence and that the SSE signal is extinguished around 
ions/cm, in which the ion tracks almost fully cover the sample surface. We also performed the hard X-ray photoemission spectroscopy (HAXPES) measurements to understand the effects at the interface of Pt/YFeO. The HAXPES measurements suggest that the chemical reaction that diminishes the SSE signals is enhanced with the increase of the irradiation dose. The present study demonstrates that SSE-based devices are applicable to thermoelectric generation even in harsh environments for a long time period.
1 surface in atmosphere吉越 章隆
Japanese Journal of Applied Physics, 59(SM), p.SMMB05_1 - SMMB05_5, 2020/07
本研究では、UHV条件で準備した清浄Ge(100)21表面を空気中に晒された時に形成される酸化物のシンクロトロン放射光電子分光法(SR-XPS)による分析結果を示す。高エネルギー分解能のSR-XPSによってGe表面に形成されるGe酸化物の詳細な化学状態が明らかにされた。大気中の水蒸気がGe表面をゆっくりと酸化するという証拠を明らかにできた。この研究は、Ge表面に形成される酸化物の形成メカニズムの理解に役立つと期待される。
小川 修一*; 吉越 章隆; Tang, J.*; 堰端 勇樹*; 高桑 雄二*
Japanese Journal of Applied Physics, 59(SM), p.SM0801_1 - SM0801_42, 2020/07
この論文では、SiO/Si界面付近の点欠陥生成を介したSi酸化反応の統一モデルに関するレビューをする。この点欠陥は放出されたSi原子と空孔からなり、このダングリングボンドにおいてO分子の解離吸着が起きる。点欠陥の生成速度が、酸化にともない誘起される歪み、SiとSiO間の熱膨張係数の違いに起因する熱歪み、熱励起によるSi放出の速度および吸着熱の組み合わせによって与えられることを示す。
野崎 幹人*; 寺島 大貴*; 吉越 章隆; 細井 卓治*; 志村 考功*; 渡部 平司*
Japanese Journal of Applied Physics, 59(SM), p.SMMA07_1 - SMMA07_7, 2020/07
AlGaN/GaN高移動度トランジスタ(HEMT)はヘテロ界面に誘起される高濃度・高移動度な2次元電子ガス(2DEG)により高周波・高出力動作を実現できるが、トランジスタのノーマリーオフ化のためにはゲート下のAlGaN層を薄層化したリセス構造の形成等が必要となる。AlGaN層は誘導結合プラズマを用いた反応性イオンエッチング(ICP-RIE)により比較的容易に薄層化できるが、エッチング時の損傷による特性劣化が懸念される。本研究ではICP-RIE後のAlGaN層に対し放射光光電子分光分析やホール効果測定を行い、AlGaN/GaN構造に対する極低バイアス電力のICP-RIEが加工表面の変質や2DEG特性劣化などの加工損傷を大幅に低減できることを示した。またRIE加工面上でのMOS構造形成では、プロセス中に表面変質層が酸化されるため、界面特性が2DEG特性ほど強くバイアス電力に影響されないことがわかった。
