界面原子レベル制御によるスピンポンピング効率の系統的研究と高効率スピン源の開拓

スピントロニクス分野において、スピン角運動量の流れであるスピン流が注目を集めている。前年度研究者は、スピン流の電磁現象の測定システムを構築することで、スピン波スピン流の磁性絶縁体中のスピン―電気変換現象を初めて観測した。研究者はイットリウムガーネット(磁性絶縁体)のバルクに金属電極(金薄膜)を有するコンデンサ構造を作成した。マイクロ波分光測定を用いることによって、スピン波スピン流を励起し、磁性絶縁体中に電気分極を発現させ、発現した分極電流を、金属電極を通じて検出した。そして新たに磁性絶縁体中のスピン―電気変換現象の起源について考察を行った。強磁性・強誘電性などの特性を複数有し、磁場による電気分極の応答など新奇な応答現象が起こるマルチフェロイックスが盛んに研究されており、この起源はジャロシンスキー・守谷相互作用にあり、スピンの非共線的な配列が重要なことが判明している。スピン波は、スピンが空間的にねじれている励起状態である。スピン波の励起から、動的なジャロシンスキー・守谷相互作用によって、電気分極が発現すると考えられる。また、今回観測した信号の起源は動的なジャロシンスキー・守谷相互作用に起因するものとして、スピン―電気変換現象の効率に関する係数を求めた。それに加えて、直流磁場の角度依存性などを測ることによって、磁性絶縁体内のスピン―電気変換現象であることをきちんと確認した。また、系の対称性を考慮することによって、この現象が既に発見されているスピン-電気変換現象である逆スピンホール効果と分離できた。さらに、試料を一様に励起することによって、この現象がスピン波に由来する現象であることを裏付けた。

スピントロニクス分野において、スピン角運動量の流れであるスピン流が注目を集めている。前年度研究者は、スピン流の電磁現象の測定システムを構築することで、スピン波スピン流の磁性絶縁体中のスピン―電気変換現象を初めて観測した。研究者はイットリウムガーネット(磁性絶縁体)のバルクに金属電極(金薄膜)を有するコンデンサ構造を作成した。マイクロ波分光測定を用いることによって、スピン波スピン流を励起し、磁性絶縁体中に電気分極を発現させ、発現した分極電流を、金属電極を通じて検出した。そして新たに磁性絶縁体中のスピン―電気変換現象の起源について考察を行った。強磁性・強誘電性などの特性を複数有し、磁場による電気分極の応答など新奇な応答現象が起こるマルチフェロイックスが盛んに研究されており、この起源はジャロシンスキー・守谷相互作用にあり、スピンの非共線的な配列が重要なことが判明している。スピン波は、スピンが空間的にねじれている励起状態である。スピン波の励起から、動的なジャロシンスキー・守谷相互作用によって、電気分極が発現すると考えられる。また、今回観測した信号の起源は動的なジャロシンスキー・守谷相互作用に起因するものとして、スピン―電気変換現象の効率に関する係数を求めた。それに加えて、直流磁場の角度依存性などを測ることによって、磁性絶縁体内のスピン―電気変換現象であることをきちんと確認した。また、系の対称性を考慮することによって、この現象が既に発見されているスピン-電気変換現象である逆スピンホール効果と分離できた。さらに、試料を一様に励起することによって、この現象がスピン波に由来する現象であることを裏付けた。