磁性ヘテロ構造におけるスピン軌道相互作用と異方性がもたらす輸送現象の理論

磁性异质结构中自旋轨道相互作用和各向异性引起的输运现象理论

• 批准号: 14J08063
• 负责人: 千葉 貴裕
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J08063/
• 关键词: 磁気抵抗効果; スピントロニクス; 磁性絶縁体; トポロジカル絶縁体; 反強磁性結合; 磁気共鳴; 磁気緩和定数; スピン軌道相互作用; 磁化の電気制御; 国際情報交換（ドイツ）

１．トポロジカル絶縁体表面での近接磁気抵抗効果強磁性絶縁体/トポロジカル絶縁体（TI）二層膜における電気伝導を近接磁気効果に基づいてモデル化した。モデルとして、TI 表面を記述する二次元Dirac ハミルトニアンに近接磁気効果による交換ポテンシャルを加えたものを用いた。これにより、TI 表面における特殊なバンド構造に起因して巨大な磁気抵抗効果が発現しうることを明らかにした。TIの表面状態では、スピンと運動量の向きが互いに直交するように結合している（スピン運動量ロッキング）。したがって、TI 表面に電場を印加することでスピン運動量ロッキングによりスピン蓄積が誘起される（Rashba-Edelstein 効果）。そこで、TI 表面のスピン蓄積と強磁性絶縁体の磁化との交換相互作用を介すことで、磁化により電気抵抗を制御することができる。計算手法として、ボルツマンの輸送理論により非磁性不純物と磁性不純物の両方に対して電気伝導度を計算し、抵抗変化率を評価した。本原理を応用することで二層膜という単純な構造で磁気メモリができる。２．交流電界による反強磁性絶縁体の磁気共鳴交流電界による反強磁性絶縁体の磁気共鳴を理論的に研究した。反強磁性絶縁体としては、鉄原子をドープしたビスマスカルコゲナイド（トポロジカル絶縁体）で報告される反強磁性相等を想定している。素子構造は、そのような反強磁性絶縁体を挟んだコンデンサーから成る。この素子に交流電界を印加することで、それが副格子磁化に対して有効磁場として振舞い磁気共鳴が誘起される。この有効磁場を定式化し、誘起される磁気共鳴をモデル化した。この原理は、磁場による電流の生成を引き起こすカイラル磁気効果の逆現象として理解できる。本原理を応用することで電界により反強磁性体の磁気情報を制御することができる。

1. The magnetic field resistance effect of the ferromagnetic insulator on the surface of the dielectric layer (TI) and the magnetic field resistance effect of the dielectric layer on the surface of the dielectric layer (TI). 2-D Dirac The reason for this phenomenon is that the surface of Ti is very special and the magnetic resistance is very strong. The surface state of TI is different, and the motion direction is different. The Rashba-Edelstein effect is the result of the accumulation of electric field on the surface of the body. The magnetization of ferromagnetic insulators is controlled by the exchange interaction between the magnetic field and the Ti surface. Calculation method: transfer theory of non-magnetic impurities and magnetic impurities This principle is applied to a two-layer film with a pure magnetic structure. 2. Magnetic Resonance of Antiferromagnetic Insulators in AC Field Theoretical Study of Magnetic Resonance of Antiferromagnetic Insulators in AC Field Antiferromagnetic insulators and iron atoms are reported to be equivalent to antiferromagnetic insulators. The structure of the element is different from that of the antiferromagnetic insulator The magnetic resonance induced by the alternating current field of the electron is caused by the magnetic field of the secondary lattice. The magnetic resonance of the magnetic field is determined and induced. The principle of this principle is that the generation of electric current due to magnetic field causes the inverse phenomenon of magnetic field effect to be understood. This principle applies to the control of magnetic information in antiferromagnets.

项目成果

Electric-Field-Induced Spin Resonance in Antiferromagnetic Insulators: Inverse Process of the Dynamical Chiral Magnetic Effect

• DOI: 10.1103/physrevb.93.220403
• 发表时间: 2016-03
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: A. Sekine;T. Chiba

Current-Induced Spin-Torque Resonance of Magnetic Insulators

• DOI: 10.1103/physrevapplied.2.034003
• 发表时间: 2014-09-03
• 期刊: PHYSICAL REVIEW APPLIED
• 影响因子: 4.6
• 作者: Chiba, Takahiro;Bauer, Gerrit E. W.;Takahashi, Saburo
• 通讯作者: Takahashi, Saburo

Optical precession mode modified by a d.c. current in synthetic antiferromagnet

由直流修正的光学进动模式

• 发表时间: 2016
• 作者: K. Tanaka;T. Moriyama;M. Nagata;H. Mizuno;T. Seki;K. Takanashi; T. Chiba;S. Takahashi;Gerrit E. W. Bauer;and T. Ono
• 通讯作者: and T. Ono

Spin current coupled with magnetization dynamics in magnetic heterostructures

磁性异质结构中自旋电流与磁化动力学的耦合

• 发表时间: 2015
• 作者: T. Chiba;G. E. W. Bauer;and S. Takahashi;T. Chiba
• 通讯作者: T. Chiba

磁性絶縁体における電流誘起スピントルク磁気共鳴

磁绝缘体中电流感应自旋扭矩磁共振

• 发表时间: 2014
• 作者: 千葉 貴裕;Gerrit E. W. Bauer;高橋 三郎
• 通讯作者: 高橋 三郎