Spin Torque Effect in Mesoscopic Systems

介观系统中的自旋扭矩效应

• 批准号: 21540320
• 负责人: HATTORI Kiminori
• 金额: $ 1.91万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21540320/
• 关键词: スピントルク; メゾスコピック系; スピントロニクス; スピンポンピング; 量子スピンホール効果; スピン輸送; 量子細線; 磁性不純物; 磁気的乱れ; エッジ状態; スピンカレント; スピン軌道結合; 量子ドット; スピンボンピング

Spintronics is a burgeoning field in condensed matter physics which aims to harness electron spin in addition to charge in solid-sate systems. Many ideas for achieving this goal have been proposed to date. Among these, spin torque effect and spin Hall effect in mesoscopic systems are extensively investigated in this study. We obtain the following important results. The spin torque effect occurring in Rashba spin-orbit(SO) coupled systems efficiently produces a pure spin current which is orders of magnitude larger than ordinary spin Hall currents. Reflecting time evolution of spin state, a Rabi oscillation is exhibited in transient spin current pumped from a ESR-driven quantum dot. Helical edge states are formed in a harmonic quantum wire due to the SO interaction induced by lateral confinement, yielding the quantum spin Hall(QSH) effect. Quantized charge transport in the QSH system is destroyed by any weak magnetic disorder, whereas quantized and conserved spin transport survives magnetic disorder as long as bulk insulating gap remains intact.

自旋电子学是凝聚态物理学中的一个新兴领域，它的目标是在固体系统中利用电子自旋和电荷。到目前为止，已经提出了许多实现这一目标的想法。其中，对介观体系中的自旋力矩效应和自旋霍尔效应进行了深入的研究。我们得到了以下重要结果。Rashba自旋轨道(SO)耦合系统中的自旋力矩效应有效地产生了比普通自旋霍尔流大几个数量级的纯自旋流。在ESR驱动的量子点抽运的瞬时自旋电流中，表现出拉比振荡，反映了自旋态随时间的演化。由于横向限制引起的SO相互作用，在谐和量子线中形成螺旋边态，产生量子自旋霍尔(QSH)效应。QSH系统中的量子化电荷输运被任何弱磁无序破坏，而量子化和守恒的自旋输运在磁无序中幸存下来，只要体绝缘隙保持不变。

项目成果

量子細線の量子スピンホール効果

量子线中的量子自旋霍尔效应

• 发表时间: 2011
• 作者: K.Sato;H.Murakami;K.Ito;K.Hirata;Y.Kobayashi;服部公則
• 通讯作者: 服部公則

Spin Current Generated from a Quantum Dot Driven by Pulsed Magnetic Resonance : Real-Time Spin Dynamics

脉冲磁共振驱动的量子点产生的自旋电流：实时自旋动力学

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan, Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology, American Institute of Physics and American Physical Society
• 作者: K. Ito;T. Oka;Y. Kobayashi;Y. Shirai;K. Wada;M. Matsumoto;M. Fujinami;T. Hirade;Y. Honda;H. Hosomi;Y. Nagai;K. Inoue;H. Saito;K. Sakaki;K. Sato;A. Shimazu;and A. Uedono;安食博志;Kiminori Hattori
• 通讯作者: Kiminori Hattori

Quantum Spin-Hall Effect, in a Quantum Wire

量子线中的量子自旋霍尔效应

• 发表时间: 2010
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: Sergiy V.Divinski;Jens Ribbe;Dietmar Baither;Guido Schmitz;Gerrit Reglitz;Harald Rosner;Kiminori Sato;Yuri Estrin;Gerhard Wilde;Kiminori Hattori;安食博志;Kiminori Hattori
• 通讯作者: Kiminori Hattori

Quantized Spin Transport in Magnetically-D isordered Quantum Spin Hall Systems

磁D无序量子自旋霍尔系统中的量子化自旋输运

• DOI: 10.1143/jpsj.80.124712
• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of the Physical Society of Japan
• 影响因子: 1.7
• 作者: K. Sato;H. Murakami;K. Fujimoto;M. Nakata;and Y. Kobayashi;Kiminori Hattori
• 通讯作者: Kiminori Hattori

磁気的乱れを有する量子スピンホール系におけるスピン輸送

具有磁扰动的量子自旋霍尔系统中的自旋输运

• 发表时间: 2011
• 作者: 岡寿樹;安食博志;服部公則
• 通讯作者: 服部公則