f電子系におけるスピン流の生成と検出

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本研究の目的は、局在電子スピンと伝導電子スピンの相互作用について、物性物理の観点から明らかにするとともに、その相互作用を起源とする現象を工学的なデバイスへと応用していくことである。この目的に従い、昨年時より、フェリ磁性体におけるスピン起電力について研究を行ってきた。スピン起電力は、スピントロニクス分野において2007年に提唱された新規な起電力であり、局在スピンと伝導電子の相互作用により発生するという特徴を持っているために、設定している目的に迫ることが可能である。また、スピントロニクス分野においては、フェリ磁性体などの物質を研究の対象とした報告は限られているために、本研究によりフェリ磁性体を用いた新たなスピントロニクスデバイス実現の可能性を示し、スピントロニクス分野における研究対象を押し広げることができる。研究代表者は、容易な加工性とフェリ磁性を持つマグネタイトを選択し、フェリ磁性的な特徴によって発生する巨大なスピン起電力を観測することと、未だ十分に明らかでないフェリ磁性体における伝導電子輸送について知見を得ることを目的として研究を行ってきた。今年度は、マグネタイトの磁気共鳴時に発生する直流電圧の共鳴周波数に対する依存性を明らかにし、観測された直流電圧信号の共鳴周波数に対する線形の依存性がスピン起電力により説明されることを明らかにした。さらに、マグネタイトと強磁性体のパーマロイにおけるスピン起電力について比較することにより、両者の共鳴周波数に対する依存性は符号が異なっていることを明らかにすることで、これまで実験的に確認されてこなかったスピン起電力のスピン偏極率に対する依存性を確認した。この成果は、将来のスピントロニクス分野における研究対象の拡大に貢献する結果である。研究代表者は、得られた実験結果を国内外の学会において発表を行い、磁性体に関する学会誌に論文を投稿中である。