電子スピン物性工学研究室

NEWS

2025-12-12　【出張報告】応物九州支部

2025-12-10　【講演予告】12/11(木)に横浜市で開催されるMRMにて山下が発表予定です。

2025-12-01　【講演予定】12/6(土)に宮崎市で開催される応物九州支部にて今村さんが、Asian APCにて山下が発表予定です。

English

ご挨拶

電子スピン物性工学研究室は、2025年1月に九州大学大学院システム情報科学研究院で山下尚人准教授によって設立された、新進気鋭の研究室です。
固体電子物性の最先端領域であるスピントロニクスの分野で、新しい物理を探求しつつ次世代の電子産業を拓く未来デバイスの創出を目指します。また、研究教育を通じて国際的にリーダーシップを発揮できる技術者および研究者を育成します。

我々の研究は、結晶成長、界面物理、デバイス物性という3つのアプローチに基づき、半導体および絶縁体を舞台にスピン流（スピン角運動量の流れ）の生成、輸送、制御に関する物理を探求します。これにより、当該研究分野のみならず人類の文化の発展に貢献する未来デバイスを探求しています。

主に下記の３つの研究テーマを推進しています。

磁性ガーネット物性工学

世界最大規模
磁性ガーネット膜の
電流誘起磁化反転に成功。

R. Ngaloy, N. Yamashita et al,
npj Spintronics 3, 40 (2025).

半導体スピントロニクス

世界初
強磁性体/非縮退n型シリコンからなる
オーミックコンタクト形成に成功。

N. Yamashita, Y. Ando, et al,
Physical Review Materials 6, 104405 (2022).

スピンカロリトロニクス

世界初
スピン依存ゼーベック効果による
半導体中へのスピン流生成を実証。

N. Yamashita, Y. Ando, M. Shiraishi et al,
Physical Review Appleid 9, 054002 (2018).

>> 詳しい研究内容

メンバー

准教授

山下尚人　博士（工学）

博士後期課程

徐锦钰

修士課程

延磊

学部生

今村友亮

主な学術論文

⭐Roselle Ngaloy$, Naoto Yamashita*$, Bing Zhao, Soojung Kim, Kohei Yamashita, Ivo P. C. Cools, Marlis N. Agusutrisno, Soobeom Lee, Yuichiro Kurokawa, Chun-Yeol You, Hiromi Yuasa, Saroj P. Dash$, "Deterministic spin-orbit torque switching of epitaxial ferrimagnetic insulator with perpendicular magnetic anisotropy fabricated by on-axis magnetron sputtering", npj Spintronics 3, 40 (2025).
Marlis N Agusutrisno*, Sora Obinata, Takamasa Okumura, Kunihiro Kamataki, Naho Itagaki, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani, Naoto Yamashita, ”Large-scale fabrication of thulium iron garnet film with perpendicular magnetic anisotropy using RF magnetron sputtering”, Japanese Journal of Applied Physics 63, 07SP06 (2024).
⭐Marlis N Agusutrisno*, Takamasa Okumura, Kunihiro Kamataki, Naho Itagaki, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani, Naoto Yamashita, ”Effect of nanoscale inhomogeneity on blocking temperature of ZnO:Co films fabricated by using nitrogen-mediated crystallization”, MRS Advances (2024).
⭐Marlis Nurut Agusutrisno, Christopher H. Marrows, Kunihiro Kamataki, Takamasa Okumura, Naho Itagaki, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani, Naoto Yamashita*, ”On-axis sputtering fabrication of Tm3Fe5O12 film with perpendicular magnetic anisotropy”, Thin Solid Films 788, 140176 (2024). Open access.
M. N. Agusutrisno*, Ryota Narishige, Kunihiro Kamataki, Takamasa Okumura, Naho Itagaki, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani, Naoto Yamashita, ”Control of inhomogeneity and magnetic properties of ZnO:Co films grown by magnetron sputtering using nitrogen”, Materials Science in Semiconductor Processing 162, 107503 (2023).
⭐N. Yamashita*, R. Mitsuishi, Y. Nakamura, K. Takeda, M. Hori, K. Kamataki, T. Okumura, K. Koga, and M. Shiratani, ”Role of insoluble atoms in the formation of a three-dimensional buffer layer in inverted Stranski-Krastanov mode”, Journal of Materials Research (2023), Invited paper.
Ryota Narishige*, Naoto Yamashita, Kunihiro Kamataki, Takamasa Okumura, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani, Hisato Yabuta, Naho Itagaki, ”Effects of substrate surface polarity on heteroepitaxial growth of pseudobinary ZnO–InN alloy films on ZnO substrates”, Journal of Materials Research (2022), Invited paper.
⭐N. Yamashita, E. Shigematsu, S. Honda, R. Ohshima, M. Shiraishi, and Y. Ando*, "Realization of efficient tuning of the Fermi level in iron-based ferrimagnetic alloys", Physical Review Materials 6, 104405 (2022). Highlight in Physics
Yuta Nakamura$, Naoto Yamashita*$, Kunihiro Kamataki, Takamasa Okumura, Kazunori Koga, Masaharu Shiratani and Naho Itagaki* ($: these authors contributed equally to this study), “Growth of single crystalline ZnO films on 18%-lattice-mismatched sapphire substrates using buffer layers with three-dimensional islands”, Crystal Growth & Design 22, 6, 3770-3777 (2022).
D. Takahashi*, N. Yamashita, D. Yamashita, K. Okumura, K. Kamataki, K. Koga, M. Shiratani and N. Itagaki, “Epitaxial growth of Zn1−xMgxO films on sapphire substrates via inverted Stranski-Krastanov mode using magnetron sputtering”, MRS Advances (2022).
S. Lee, H. Koike, M. Goto, S. Miwa, Y. Suzuki, N. Yamashita, R. Ohshima, E. Shigematsu, Y. Ando and M. Shiraishi*, "Synthetic Rashba spin-orbit system using a silicon metal-oxide semiconductor", Nature Materials 20, 1228 (2021).
N. Yamashita*, S. Lee, R. Ohshima, E. Shigematsu, H. Koike, Y. Suzuki, S. Miwa, M. Goto, Y. Ando and M. Shiraishi, "Investigation of the thermal tolerance of silicon-based lateral spin valves", Scientific Reports 11, 10583 (2021).
N. Yamashita*, S. Lee, R. Ohshima, E. Shigematsu, H. Koike, Y. Suzuki, S. Miwa, M. Goto, Y. Ando and M. Shiraishi, "Enhancement of spin signals by thermal annealing in silicon-based lateral spin valves", AIP Advances 10, 095021 (2020). Editor’s Pick.
⭐Naoto Yamashita, Yuichiro Ando, Hayato Koike,Shinji Miwa, Yoshishige Suzuki, and Masashi Shiraishi*, "Thermally Generated Spin Signals in a Nondegenerate Silicon Spin Valve", Physical Review Applied 9, 054002 (2018).
S. Lee, N. Yamashita, Y. Ando*, S. Miwa, Y. Suzuki, H. Koike and M. Shiraishi*, "Investigation of spin scattering mechanism in silicon channel of Fe/MgO/Si lateral spin valves", Applied Physics Letters 110, 192401 (2017).