応力発光半導体でスピンドープ強磁性を発見佐賀大学，東北大学，筑波大学，九州大学，高エネルギー加速器研究機構，J-PARCセンター
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固体中の電子の電荷と、電子が持つ小さな磁石のような性質「スピン」の両方を工学的に利用、応用する「スピントロニクス」と呼ばれる分野において「希薄磁性半導体」が注目されている。一般的に、強磁性などをもたらす交換相互作用は隣接原子間距離程度の近接作用に限定される（金属では伝導電子を媒介した別機構の磁性体の例外が存在する）。一方、相転移のユニバーサル理論であるパーコレーション理論は隣とのパス（磁気転移の場合は隣の磁性原子との結合に相当）が高密度に存在しなければ相転移しないと予測しており、量子スピン系の磁気転移でもこのパーコレーション理論が厳密に成立することを研究グループは最近実証している。
「交換相互作用は近距離に限定される」「隣接する磁性原子同士の結合が高密度に存在しないと磁気転移しない」という磁性理論の常識が、応力発光半導体でのスピンドープ強磁性を実現した本研究により打ち破られた。佐賀大学などのグループは、代表的な応力発光物質として知られるEu:SrAl2O4において、希薄磁性原子の添加によるスピンドープ強磁性の発現を見出した。通常強磁性を示さない応力発光半導体に新機能を付与したことも応用上興味が持たれる。本成果は、基礎物性物理学への貢献とともに、未踏の力・光・スピントロニクスに道を拓き、エネルギー関連材料の機能革新に大きく寄与する。
