Ohno Munekazu

Faculty of Engineering Materials Science and Engineering Materials DesignProfessor
Last Updated :2025/12/04

■Researcher basic information

Degree

  • Dr. Eng, Hokkaido University

Researchmap personal page

Researcher number

  • 30431331

Research Keyword

  • Computational Materials Science
  • Microstructure control
  • Simulation
  • structural materials
  • Solidification
  • grain growth

Research Field

  • Nanotechnology/Materials, Metals and resources production
  • Nanotechnology/Materials, Metallic materials
  • Nanotechnology/Materials, Material fabrication and microstructure control

Educational Organization

■Career

Career

  • Apr. 2019 - Present
    Hokkaido University, Faculty of Engineering Division of Materials Science and Engineering, Professor
  • Nov. 2009 - Mar. 2019
    Hokkaido University, Faculty of Engineering Division of Materials Science and Engineering, Associate Professor
  • Oct. 2007 - Oct. 2009
    Hokkaido University, Faculty of Engineering Division of Materials Science and Engineering, Assistant Professor
  • Feb. 2006 - Sep. 2007
    Hokkaido University, Research Center for Integrated Quantum Electronics, Postdoctoral fellow
  • Apr. 2004 - Jan. 2006
    Clausthal University of Technology, Institute of Metallurgy, Postdoctral fellow

Educational Background

  • Apr. 2001 - Mar. 2004, Hokkaido University, Graduate School of Engineering, Division of Materials Science, Doctoral course, Japan
  • Apr. 1999 - Mar. 2001, Hokkaido University, Graduate School of Engineering, Division of Materials Science and Engineering Master's course, Japan
  • Apr. 1995 - Mar. 1999, Hokkaido University, School of Engineering

Committee Memberships

  • Apr. 2024 - Present
    日本学術振興会 学術システム研究センター, 専門研究員, Others
  • Oct. 2020 - Present
    Science Council of Japan, Members
  • Apr. 2019 - Present
    日本金属学会, 講演大会委員及び調査研究委員, Society
  • Apr. 2018 - Present
    日本鉄鋼協会, 代議員, Society
  • Apr. 2015 - Present
    日本金属学会北海道支部, 支部代議員, Society
  • 2009 - Present
    日本鉄鋼協会, 高温プロセス部会 凝固・組織形成フォーラム 運営委員, Society
  • Apr. 2023 - Mar. 2025
    日本金属学会, 理事, Society
  • Apr. 2021 - Mar. 2025
    日本金属学会, 代議員, Society
  • 2009 - Mar. 2023
    日本学術振興会 製鋼19委員会, 委員, Society
  • Feb. 2019 - Feb. 2023
    日本金属学会 北海道支部, 理事, Society
  • Nov. 2020 - Oct. 2022
    文部科学省, 大学設置・学校法人審議会(大学設置分科会)専門委員
  • Apr. 2017 - Mar. 2021
    日本鉄鋼協会, 論文誌編集委員会 専門委員, Society
  • Jun. 2016 - Mar. 2020
    ポスト「京」サブ課題「高信頼性構造材料」委員会 委員, Society
  • Apr. 2016 - Mar. 2020
    日本金属学会, 会誌編集委員会・欧文誌編集委員会査読委員, Society
  • Apr. 2014 - Mar. 2016
    日本学術振興会, 科学研究費委員会 専門委員, Society
  • 2013 - Mar. 2016
    HPCI戦略プログラム分野2 CMSI, 第五部会 委員, Society
  • 2012 - 2016
    日本鉄鋼協会, ふぇらむ編集委員, Society
  • 2013 - 2015
    日本金属学会, 会報編集委員, Society
  • 2010 - 2013
    次世代スーパーコンピュータ戦略プログラム 分野2 新物質・エネルギー創成, 広報委員, Society
  • 2009 - 2013
    日本鉄鋼協会, 高温プロセス部会 若手フォーラム 委員, Society
  • 2009 - 2011
    日本金属学会, 北海道支部 幹事, Society
  • 2009 - 2010
    日本鉄鋼協会, 高温プロセス部会 若手フォーラム 座長, Society

■Research activity information

Awards

  • Dec. 2023, 日本機械学会 計算力学部門, 優秀講演表彰
    40305547
  • Jun. 2023, Outstanding Reviewer Award in Acta Materialia and Scripta Materialia               
  • Apr. 2022, 文部科学大臣表彰 科学技術賞(研究部門)               
  • Mar. 2022, 日本鉄鋼協会, 西山記念賞               
  • 2019, 日本学術振興会・製鋼第19委員会, 優秀研究賞               
    大野 宗一
  • 2019, 革新的ハイパフォーマンス・コンピューティング・インフラ(HPCI), 令和元年度HPCIシステム利用研究課題優秀成果賞               
    髙木知弘,青木 尊之,大野宗一,澁田靖,下川辺隆史,坂根慎治,三好英輔,佐藤遼太郎,岡ゆきみ,金根佑
  • 2017, 10th Pacific Rim International Conference on Modeling of Casting and Solidification Processes, BEST POSTER PRESENTATION AWARD               
    S. Sakane;T. Takaki;M. Ohno;Y. Shibuta;T. Shimokawabe;T. Aoki
  • 2016, (一社)日本計算工学会, 第21回計算工学講演会グラフィクスアワード特別賞(ビジュアルコンピューティング賞)               
    坂根慎治,髙木知弘,大野宗一,澁田靖,下川辺隆史,青木尊之
  • 2016, 日本学術振興会, 科研費審査員・表彰               
    大野 宗一
  • 2015, Modeling of Casting, Welding and Advanced Solidification Processes XIV, Best Poster Award               
    S. Sakane, T. Takaki, M. Ohno, T. Shimokawabe and T. Aoki
  • 2015, 本多記念会, 第36回 本多記念研究奨励賞               
    大野 宗一
  • 2010, FGM 研究奨励賞               
    Japan
  • 2010, 日本鉄鋼協会, 研究奨励賞               
    Japan
  • 2010, 第22回 計算力学講演会 優秀講演表彰               
    Japan
  • 2008, 第18回 日本金属学会奨励賞(組織部門)               
    Japan
  • 2007, 第55回 日本金属学会論文賞(組織部門)受賞               
    Japan
  • 2002, MRS Fall Meeting Symposium BB 優秀ポスター賞               
  • 2001, 日本金属学会・鉄鋼協会北海道支部会奨励賞受賞               
    Japan

Papers

Other Activities and Achievements

Courses

  • Computational Materials Science               
    Hokkaido University
    2022 - Present
  • 材料工学演習IV               
    北海道大学 工学部
    Present
  • 弾塑性学               
    北海道大学 工学部
    Present
  • 材料組織学               
    北海道大学 工学部
    Present
  • Microstructure Designing of Metal Materials               
    Hokkaido University
    2019 - 2021
  • Materials' design               
    Hokkaido University
    2019 - 2020
  • 創造工学実験               
    北海道大学
  • 工学的創成実験I               
    北海道大学
  • Advanced Multidisciplinary Materials               
    北海道大学 大学院工学研究科
  • コンピュータ演習               
    北海道大学 工学部
  • 材料工学実験II               
    北海道大学 工学部
  • 材料工学実験I               
    北海道大学 工学部
  • 材料科学基礎英語               
    北海道大学 工学部
  • 近未来社会とマテリアル工学の夢               
    北海道大学
  • 多元材料学特論               
    北海道大学 大学院工学研究院
  • 材料相変態特論               
    北海道大学 大学院工学研究院

Affiliated academic society

  • Present
    The Japan Society of Mechanical Engineers               
  • Present
    The Iron and Steel Institute of Japan               
  • Present
    The Japan Society of Applied Physics               
  • Present
    Materials Research Society               
  • Present
    The Japan Institute of Metals               
  • Present
    The Minerals Metals and Materials Society(TMS)               
  • Present
    ASM International               

Research Themes

  • Theoretical modeling of microstructural evolution driven by interface dynamics without local equilibrium
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2022 - 31 Mar. 2026
    大野 宗一, 澁田 靖
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 22H00252
  • Simulation of nucleation based on Bayesian inference and surrogate modeling
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    30 Jun. 2022 - 31 Mar. 2025
    大野 宗一
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 22K18875
  • Development of advanced simulator for solidification microstructure prediction and its application to integration technology of simulation and experiment
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2020 - 31 Mar. 2023
    高木 知弘, 坂根 慎治, 大野 宗一, 安田 秀幸, 青木 尊之
    フェーズフィールド法によるデンドライト凝固の大規模高速計算を可能とするために,固液界面近傍にのみ細かい格子を用いる適合細分化格子法(AMR)の複数GPU実装を行った.ここで,各GPUの計算負荷を均一化するために動的負荷分散を適用した.また,大きな格子を用いた計算を可能とするために,プリコンディショニングを導入した.このAMR技術開発によって,一次枝間隔の広いデンドライト成長問題も効率的に計算可能となった.
    ダブルオブスタクルポテンシャルを用いたマルチフェーズフィールド法と二緩和時間モデルを用いた格子ボルツマン法を連成させることで,固液共存域変形のシミュレーションを可能とした.また,このモデルの複数GPU実装を行い,大規模シミュレーションを可能とした.さらに,これを用いた様々な固液共存域のせん断変形シミュレーションを系統的に行い,粒形状,固相率,変形速度などが固液共存域変形挙動に及ぼす影響を詳細に評価した.
    GPUスパコンを用いた大規模フェーズフィールド計算によって,優先成長方向が熱流方向から傾いた柱状デンドライトの一方向凝固計算を系統的に行い,その配列を評価した.この結果,傾いたデンドライトでも六角形配列が支配的となることを明らかにした.この結果を用いて,デンドライト樹間液相流動の透過率評価を行い,無次元透過率はおおむねKozeny-Carmanの式によって表現可能であることを示した.
    一方向凝固時に成長する柱状デンドライトのデータ同化を効率化するために,デンドライト先端近傍のみを用いるデータ同化を考案し実装した.また,液相流動と固体運動を伴う単一デンドライト成長問題に対するデータ同化システムを開発し,双子実験によってその妥当性を確認した.さらに,多結晶粒成長において多数粒界のエネルギーとモビリティを同時推定可能なデータ同化システムを開発し,双子実験を通してその有用性を示した.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Kyoto Institute of Technology, Coinvestigator, 20H00217
  • Interfacial properties out of equilibrium estimated based on data assimilation of atomistic and microstructural approaches
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    01 Apr. 2019 - 31 Mar. 2022
    Ohno Munekazu
    Solid-liquid interfacial free energy and mobilities are important quantities that determine solidification microstructures in metallic materials. However, it is currently not possible to obtain these quantities in non-equilibrium states and a method for computing them needs to be developed. In this study, the method for computing the interfacial properties were developed by combining atomistic simulations, microstructural simulations and data assimilation techniques.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 19H02486
  • Development of inverse design approach for microstructural processes in materials based on diffusive solution method
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
    30 Jun. 2017 - 31 Mar. 2020
    Ohno Munekazu
    In this study, a method called diffusive solution method is developed for calculatinig time reversal processes of diffusion equation. This method is intended to be applied to the time reversal process of microstructure simulations to obtain past evolution process of microstructure and initial state from the final microstructure. The diffusive solution method makes it possible to calculate the time reversal process of certain diffusion problems while suppressing the increase of the short wavelength component of the concentration profile (wave). Further improvement is required for more accurate analysis.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory), Hokkaido University, 17K18965
  • Development of innovative prediction method of material microstructure by quantitative coupling of large-scale simulation and in situ observation
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    01 Apr. 2017 - 31 Mar. 2020
    Takaki Tomohiro
    In material development, accurate prediction and control of material microstructures are extremely important. In this study, we tried to construct an innovative mesoscale material structure prediction approach by combining three cutting-edge researches of phase-field (PF) simulation, in-situ observation by SPring-8, and molecular dynamics (MD) simulation through data science. We successfully developed the data assimilation to calculate the interfacial physical properties by PF and EnKF using the MD results as observation data. Moreover, to obtain the material physical properties and field information, we constructed a frame of data assimilation by PF and EnKF using the results of SPring-8 in-situ observation as observation data. In addition, we constructed the high-performance PF simulation schemes and performed large-scale PF simulations for solidification and grain growth to predict the material microstructures and clarify important mechanisms in microstructure formation process.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Kyoto Institute of Technology, Coinvestigator, 17H01237
  • Very large scale molecular dynamics simulations for revealing and controlling of microstructure formation of alloys
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    Shibuta Yasushi
    In this study, complex dynamics in nucleation, solidification and grain growth is studied to understand key factors on microstructure formation of alloy systems from atomistic viewpoint for the better control of microstructure in alloy products with a high degree of accuracy. Practically, unique atomistic pictures in nucleation (e.g., heterogeneity in homogeneous nucleation), which are not conceived by conventional classical nucleation theory, are revealed based on billion-atom MD simulation. In addition, deviation from parabolic low during the grain growth is discussed focusing on geometric factor, mobility and energy of grain boundary. Moreover, the solute partition at the solid-liquid interface is examined for interatomic potentials for alloy system for further large-scale MD simulation for alloy system.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), The University of Tokyo, Coinvestigator, 16H04490
  • Novel anisotropic behavior of solid-liquid interfacial property and the related microstructure control
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2016 - 31 Mar. 2019
    Ohno Munekazu, Okuda Yohei, Minami Hirono, Kim Geunwoo
    In this study it was elucidated by means of solidification experiments that solidification in several alloy systems involves orientation transition phenomena where preferential growth direction of crystal depends on the alloy concentration. The thermodynamic analysis and atomistic simulations were carried out to understand the mechanism. The phase-field model for describing this phenomenon was developed and utilized for constructing orientation selection map by which one can understand a versatility of dendrite morphology associated with the transition phenomenon.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 16H04541
  • フェーズフィールド法を核とする凝固組織形成予測モジュールの開発               
    SIP 受託研究
    Oct. 2014 - Mar. 2019
    大野 宗一
    独立行政法人科学技術振興機構(JST), Principal investigator, Competitive research funding
  • 格子ボルツマン法に基づく流動・凝固シミュレーション・モデルの開発               
    第25回 鉄鋼研究振興助成
    Apr. 2016 - Mar. 2018
    大野 宗一
    日本鉄鋼協会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 固液共存体の挙動制御によるマクロ偏析低減               
    研究会I
    Apr. 2014 - Mar. 2017
    大野 宗一
    日本鉄鋼協会, Principal investigator, Competitive research funding
  • A controlling method of microsegregation based on tie-line shift phenomenon during solidification in multi-component alloys
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
    01 Apr. 2013 - 31 Mar. 2016
    Ohno Munekazu, SHIBUTA Yasushi
    In cast materials, non-uniform distribution of the elements exists on a micro-meter scale, which is called the microsegregation. The microsegregation needs to be precisely controlled for production of cast materials with high quality. In this study, effects of tie-line shift phenomenon involved in multi-component diffusion on the microsegregation were investigated in detail. It was found that the microsegregation of the slow diffusing element can be reduced by utilizing the tie-line shift.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (B), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 25289266
  • 包晶凝固鋼における優先成長相遷移条件の高精度解析に基づくγ粒組織制御法の開拓               
    第22回 鉄鋼研究振興助成
    2013 - 2015
    大野 宗一
    日本鉄鋼協会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 鋼の包晶凝固、γ粒成長に関する研究               
    製鋼第19委員会テーマ応募式研究助成
    2011 - 2013
    大野 宗一
    日本学術振興会, Principal investigator, Competitive research funding
  • Development of ultra-fine grained steels by controlling peritectic and inverse eutectoid reaction processes
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    2010 - 2013
    OHNO Munekazu
    The purpose of this study is to obtain carbon steels exhibiting very fine austenite grain structures by controlling solidification and heat treatment conditions without the deformation processes. Effects of Ti, V, and Nb additions, different cooling and heating conditions on the grain structure were investigated in detail by means of the theories, simulations and experiments to elucidate optimal conditions for the grain refinement. It was found that the carbon steel with Ti addition fabricated by permanent mold casting followed by rapid heating process exhibits very fine grain structure, the average size of which is as small as about 1 micron.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (A), Hokkaido University, Principal investigator, Competitive research funding, 22686067
  • Spin blockade from spin channel to quantum dots and its application to qubit
    Grants-in-Aid for Scientific Research
    Apr. 2008 - Mar. 2011
    YOH Kanji, SUEOKA Kazuhisa, NAKAZATO Hiromichi
    We have investigated surface reaction of Fe electrode and InAs substrate by thermodynamic calculation. We have fabricated a spin transistors with Fe electrode and verified current oscillation which agreed well with theoretical calculation. We have also fabricated an InAs nanowire spin transistor based on Au colloid and observed current oscillation which is presumably originates from spin-orbit interaction. In a spintransistor/quantum dot hybrid structure, we have theoretically demonstrated that spin polarization of 40% would be hard to verify quantum entanglement, but it would be appreciably large signal with 60% spin polarization and clear entanglement would be observable with 80% spin polarization in the spin channel.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, Competitive research funding, 20241033
  • 自己伝播合成反応プロセスにおける微細組織の予測シミュレーション法の考案
    科学研究補助金・挑戦的萌芽
    2009 - 2011
    大野 宗一
    純物質や合金の粉末を混合し、ある温度まで加熱すると、粉末間で化合物の合成反応が生じ、その合成反応に伴う生成熱が未反応粉末間の反応を促進することで反応が連鎖的に伝播して瞬時に生成物が作製される。この反応は自己伝播燃焼合成(SHS)と呼ばれ、新規化合物の製造や、低コスト・低エネルギーの材料製造法としての発展が期待されている。しかしながら、SHS法で得られる生成物における微細組織の形成機構は詳細に明らかになっておらず、組織の形態・サイズをコントロールできるに至っていない。本研究では、SHS反応プロセスにおける微細組織の経時変化を予測するシミュレーション法を考案・確立することを目的とする。平成21年度に、多相凝固過程を定量的にシミュレートするフェーズフィールドモデルを発展させ(Acta Mater 2010)、SHS反応後、溶融状態からの組織形成過程を記述することを可能にした。本年度は、フェーズフィールド法と熱伝導方程式をカップリングし、SHSの反応伝播過程の解析を試みた。Ti、C、Feの純金属粉末からFeをバインダーとするTiC/Fe系サーメットが形成するプロセスを対象とした。取り扱いを簡略化するため、Fe-TiC擬二元系を仮定し、さらに相境界線の形状に関する簡略化を行った。本計算により発熱、溶融、凝固過程の伝播が記述され、潜熱や熱伝導率とった物性値の変化に伴う伝播挙動の変化を調査した。特に、伝播過程における温度、溶質濃度の不均一パターンを解析することを可能にした。他本計算における熱力学量(自由エネルギー)をより高度なモデルで記述することで、現実の系の解析が可能となる。ただし、本計算においては、粉末境界における拡散現象を有効拡散係数という形で考慮している。外圧に伴う粉末の移動や粉末界面における諸現象の記述が、今後と課題として残る。
    日本学術振興会, 挑戦的萌芽研究, 北海道大学, Principal investigator, Competitive research funding, 21656192
  • 鋳造凝固における柱状オーステナイト粒組織の形成機構の解明               
    第18回 鉄鋼研究振興助成
    2009 - 2011
    大野 宗一
    日本鉄鋼協会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 製鋼第19委員会 若手研究奨励金
    2009 - 2010
    大野 宗一
    日本学術振興会, Principal investigator, Competitive research funding
  • スピントロニクスデバイス材料の高精度熱化学計算               
    科学研究補助金・若手研究(B)
    2007 - 2009
    大野 宗一
    日本学術振興会, Principal investigator, Competitive research funding
  • 半導体上のスピネル型ハーフメタルの成長と高偏極率スピン注入の実証
    科学研究費助成事業 特定領域研究
    2008 - 2008
    陽 完治, 大野 宗一
    インジウム砒素基板上に200Å成長させたマグネタイト薄膜の磁化特性を超伝導磁束量子干渉計(SQUID)を用いて測定した. マグネタイト薄膜の磁化容易軸方向に外部磁場を印加した場合, 0.4T付近で磁化が飽和し, その値は483emu/ccであった. この値はバルクのマグネタイトのそれと近い値である. 一方, マグネタイト薄膜の磁化容易軸方向と垂直な外部磁場を印加した場合, 飽和し始めたのは1T付近であった. またマグネタイトの抵抗の温度依存性を測定するために, シリコン酸化膜上にマグネタイト薄膜100Åを成長させた. 成長温度は300℃, 酸素分圧は7.5×10-7Torr, 成長レートは約100Å/hour成長したマグネタイト薄膜を原子間力顕微鏡(AFM)で観察した結果その表面粗さは3.92nm/μm^2であった. この試料抵抗の温度依存性を, 1/Tとしてプロットすると120Kにおいて抵抗変化曲線の傾きが変化するVerwey転移を示した. マグネタイトの最適成長温度は摂氏300度となったため、マグネタイト電極を用いたスピン注入デバイス作製のためのプロセスを開発する必要がある. レジストフリーの試料全面に高温成長されたマグネタイトを, 必要な部分のみ残してそれ以外をArプラズマによりエッチングし、レジストカバー直下, すなわち電極間に残っているマグネタイトをシリコン酸化膜とともにリフトオフをおこなうことで達成した. これらの結果については「電子情報通信学会、電子デバイス研究会2009年2月」で報告した. また光学的評価についてはスピン偏極率の確認は、InAs系のスピンダイオード構造およびGaAs/AlGaAs量子井戸耕造での近赤外円偏光測定を行うための測定系の構築を終えた。
    日本学術振興会, 特定領域研究, 北海道大学, 20042001
  • Highly accurate thermodynamic calculation of spintronics device materials
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
    2007 - 2008
    OHNO Munekazu
    スピン注入デバイスの実現化に有力な候補である強磁性Fe/III-V 半導体ハイブリッド構造の相平衡を,第一原理計算及びCALPHAD 法から計算した.Al-As-Fe-Ga-In 系を対象として,各二元系及び三元系のモデリングを行い,特にFe/InAs 構造とFe/GaAs 構造作製時に形成される化合物の解明や,結晶成長の最適温度に関しての知見を得た.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Young Scientists (B), Hokkaido University, 19760209
  • RESEARCH ON BASIC TECHNOLOGIES FOR THE REALIZATION OF CATE CONTROLLED SPINTRANSISTOR
    Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
    2005 - 2007
    YOH Knaji
    High quality magnetite (Fe_3O_4) was found to be grown on (100) InAs surface. Magnetite film has become a candidate of high efficiency spin injector to be applied to spin transistor. On the other hand, we have also demonstrated gate controlled spin current oscillation due to spin-orbit interaction in Datta-Das type spin transistor structure based on Fe electrode and InAs-based heterostructure transistor at room temperature. In order to justify the observed experimental results of our spin FET characteristics, we have performed Monte Carlo Simulation taking account of Dyakonov - Perel mechanism. In a Datta-Das type spin transistor structure, it was found that vanishing of spin relaxation takes place when two spin orbit interaction, Rashba term and Dresselhaus term, equally contribute in InAs-based spin FET structure. Furthermore, it was found that the gate controlled spin precession takes place and resultant current oscillation should be observed even at room temperature when device operates in non-ballistic regime. Spin amplitude was also found to increase with the increase of lateral electric field (or drain voltage at given source drain distance). These predictions well explain what we have been observing in our Datta-Das type spin transistors. Other remarkable results include estimation of stay field near ferromagnetic electrode by micromagnetics calculation and thermal stability of iron/arsenide interface or thermodynamic calculation of stable compounds of iron and arsenic. Stray field near Fe wire film structure was found to be small except found in compounds such as As_2F (anti-ferro), AsF (anti-ferro), AsF_2 (normal metal) which well explains thermally unstable interface of Fe and InAs and suggests more stable spin injector material such as magnetite or iron silicide are suited for spin injector of spin FET.
    Japan Society for the Promotion of Science, Grant-in-Aid for Scientific Research (A), Hokkaido University, 17206028
  • 原子の集団挙動から内部組織形成までの統一的理論計算               
    工学研究奨励援助金
    2002 - 2003
    大野 宗一
    財団法人服部報公会, Principal investigator, Competitive research funding

Industrial Property Rights

  • 浸炭用鋼
    Patent right, 佐野 太一, 大野 宗一, 坂口 紀史, 齊藤 元貴, 三菱製鋼株式会社, 国立大学法人北海道大学
    特願2022-053639, 29 Mar. 2022
    特許第7142306号, 15 Sep. 2022
    202203001598759884
  • 被覆型複合材料の製造方法および被覆型複合材料
    Patent right, 松浦 清隆, 大野 宗一, 国立大学法人北海道大学
    特願2009-102497, 20 Apr. 2009
    特開2010-247219, 04 Nov. 2010
    201003093956773169