スピン非保存系におけるスピン流の定義

自旋非守恒系统中自旋电流的定义

基本信息

批准号：
16J07110
负责人：
大熊信之
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度の研究では、スピン軌道相互作用の強い電子系におけるスピン流の定義の研究を行った。本年度はこれを発展させ、スピントロニクスにおいて電子同様注目を集める準粒子であるマグノンに着目した研究を行った。磁性体中の古典的磁気秩序周りの揺らぎを量子化した準粒子であるマグノンは、絶縁体中において極めて散逸の少ないキャリアであると同時に、スピンを運ぶという性質から理論・実験両面から盛んに研究が行われている。最近接Heisenberg模型のコリニア強磁性体・反強磁性体の場合、1マグノン状態はスピン演算子の固有状態となり、well-definedなスピン流を定義する事ができる。一方、古典的磁気秩序が120度構造等のノンコリニア構造を取る場合、スピン回転対称性の自発的かつ完全な破れの状態が実現し、マグノン状態は一般にスピンの固有状態にはならない。本研究では、運動量を指定した時にマグノンが運ぶ運動量依存マグノンスピンを定義し、カゴメ格子反強磁性体で実現する120度構造に対して運動量依存マグノンスピンを計算し、運動量空間においてプロットした。その結果、電子系で通常見られない巻き付き数-2の構造を持ったスピン渦構造を発見した。また、このスピン渦構造を用いた熱輸送の研究を行った。各運動量におけるマグノンスピンと群速度の積を運動量積分することで得られる量をマグノンスピン流とみなし、熱勾配下のBoltzmann方程式を計算すると、有限のスピン流期待値を得る。これは、スピンゼーベック効果をノンコリニア反強磁性体で観測できる可能性を示すものであり、従来磁場下でしか実現しないと考えられていた反強磁性スピンゼーベックの最初の例を提示するものである。数理的に面白い点としては、巻き付き数の絶対値が0か2の時のみスピンゼーベック効果が大きくなる点であり、巻き付き数依存の輸送現象の先駆的な例として考える事ができる。

在往年的研究中，我们研究了具有强旋转相互作用的电子系统中自旋电流的定义。今年，我们开发了这项研究，并进行了针对木元的研究，这是一种在旋转中引起电子产品等注意力的准颗粒。镁是一种准粒子，是通过量化磁性材料的经典磁性波动而产生的准粒子，是一种载体，在绝缘子中几乎没有耗散，并且由于其携带旋转的特性，也从理论和实验的角度进行了积极研究。对于最近最近的Heisenberg模型的共线和抗铁磁铁，1-Magnon状态成为旋转算子的本征态，从而允许定义明确定义的自旋电流。另一方面，当经典的磁性顺序采用非结构结构（例如120度结构）时，实现了自发性旋转对称性的自发而完全破裂，并且镁质状态通常不会成为旋转的特征状态。在这项研究中，当定义了动量时，磁子携带的动量依赖性木旋旋转，并计算了动量依赖的磁蛋白旋转，用于用Kagome晶格抗fiferromagnet实现的120度结构，并绘制在动量空间中。结果，我们发现了一个旋转涡流结构，其中许多绕组为-2，通常在电子系统中观察到。此外，我们使用这种自旋涡流结构对热传输进行了研究。通过在每种动量下整合镁自旋和组速度的乘积获得的量被认为是镁旋转电流，并且计算了热梯度下的玻尔兹曼方程，以获得有限的自旋电流期望值。这表明可以使用非共线抗铁磁铁观察到自旋seebeck效应的可能性，并提出了抗铁磁旋转seebeck的第一个例子，以前认为它仅在磁场下实现。一个数学上有趣的点是，仅当绕组数的绝对值为0或2时，Spinebeck效应才会增加，并且可以被视为取决于绕组数量的传输现象的开创性示例。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Magnon spin texture in momentum space

动量空间中的磁振子旋转纹理

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Mori H.;Goto K.;Tomoko Suzuki;Nobuyuki Okuma and Masao Ogata;森寿仁，鍋倉賢治，山本正嘉;Tomoko Suzuki;Nobuyuki Okuma
通讯作者：
Nobuyuki Okuma

Magnon Spin-Momentum Locking: Various Spin Vortices and Dirac magnons in Noncollinear Antiferromagnets