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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

Research Project

Project/Area Number 11J08245
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅱ(磁性・金属・低温)(実験)
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

吉野 達郎  東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywordsスピントロニクス / スピン流 / スピン波 / 交換相互作用 / スピンダイナミクス / 強磁性共鳴 / スピンポンピング / スピンホール効果
Research Abstract

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。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Current-induced spin polarization on a Pt surface2013

    • Author(s)
      A. Kawasuso, Y. Fukaya, M. Maekawa, H. Zhang, T. Seki, T. Yoshino, E. Saitoh, K. Takanashi
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      Volume: 342 Pages: 139-143

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Geometry dependence on inverse spin Hall effect induced by spin pumping in Ni_<81>Fe_<19>/Pt films2012

    • Author(s)
      H. Nakayama, K. Ando, K. Harii, T. Yoshino, R. Takahashi, Y. Kajiwara, K. Uchida, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Issue: 14

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.144408

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Interface induced inverse spin Hall effect in bismuth/permalloy bilayer2012

    • Author(s)
      D. Hou, Z. Qiu, K. Harii, Y. Kajiwara, K. Uchida, Y. Fujikawa, H. Nakayama, T. Yoshino, T. An, K. Ando, X. Jin, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 101 Issue: 4 Pages: 0424031-4

    • DOI

      10.1063/1.4738786

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of spin-Seebeck voltage by spin-Hall thermopile2012

    • Author(s)
      K. Uchida, T. Nonaka, T. Yoshino. T. Kikkawa, D. Kikuchi, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 5 Issue: 9 Pages: 093001-093001

    • DOI

      10.1143/apex.5.093001

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thickness dependence of spin pumping at YIG/Pt interface2012

    • Author(s)
      T. Tashiro, R. Takahashi, Y. Kajiwara, K. Ando, H. Nakayama, T. Yoshino, D. Kikuchi, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Proceedings of SPIE

      Volume: 8461 Pages: 846106-846106

    • DOI

      10.1117/12.930833

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] All-oxide system for spin pumping2012

    • Author(s)
      Z. Qiu, Y. Kajiwara, K. Ando, Y. Fujikawa, K. Uchida, T. Tashiro, K. Harii, T. Yoshino, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Issue: 2

    • DOI

      10.1063/1.3675463

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Scaling fit of spin pumping in various ferromagnetic materials2012

    • Author(s)
      T. Yoshino, K. Ando, Y. Kajiwara, H. Nakayama, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 111 Issue: 7

    • DOI

      10.1063/1.3670462

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrical determination of spin mixing conductance at metal/insulator interface using inverse spin-Hall effect2012

    • Author(s)
      R.Takahashi, R.Iguchi, K.Ando, H.Nakayama, T.Yoshino, E.Saitoh
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: Vol.111 Issue: 7

    • DOI

      10.1063/1.3673429

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Suppression of Spin Pumping in the Presence of Thin Titanium Interface2012

    • Author(s)
      H. Nakayama, T. Tashiro, R. Takahashi, Y. Kajiwara, T. Ohtani, K. Ando, R. Iguchi, K. Uchida, T. Yoshino, and E. Saitoh
    • Journal Title

      Key Engineering Materials

      Volume: 508 Pages: 347-352

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/kem.508.347

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Universality of the spin pumping in metallic bilayer films2011

    • Author(s)
      T.Yoshino, K.Ando, K.Harii, H.Nakayama, Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: Vol.98 Issue: 13

    • DOI

      10.1063/1.3571556

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in metallic system2011

    • Author(s)
      K.Ando, S.Takahashi, J.Ieda, Y.Kajiwara, H.Nakayama, T.Yoshino, K.Harii, Y.Fujikawa, M.Matsuo, S.Maekawa, E.Saitoh
    • Journal Title

      Journal of applied physics

      Volume: 103 Issue: 10

    • DOI

      10.1063/1.3587173

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Frequency Dependence of Spin Pumping in Pt/Y3Fe5O12 Film2011

    • Author(s)
      K.Harii, T.An, Y.Kajiwara, K.Ando, H.Nakayama, T.Yoshino, E.Saitoh
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 109 Issue: 11 Pages: 1161051-3

    • DOI

      10.1063/1.3594661

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Observation of spin-charge conversion in magnetic insulator2014

    • Author(s)
      T. Yoshino, K. Takamura, E. Saitoh
    • Organizer
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      青山学院大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-17
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Material dependence of the spin pumping in metallic bilayer films2013

    • Author(s)
      T. Yoshino, K. Ando, Y. Kajiwara, H. Nakayama, E. Saitoh
    • Organizer
      Annual ASPIMATT meeting
    • Place of Presentation
      Westin Belleve Dresden (Dresden, Germany)
    • Year and Date
      2013-07-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スピンポンプ誘起スピン流の物質依存性2012

    • Author(s)
      吉野達郎
    • Organizer
      スピントロニクス合同研究会
    • Place of Presentation
      水上市(招待講演)
    • Year and Date
      2012-06-30
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Universality of the spin pumping in ferromagnetic material/Pt bilayer films2011

    • Author(s)
      T.Yoshino, K.Ando, H.Nakayama, E.Saitoh
    • Organizer
      IMR/Korea University Student Joint Seminar
    • Place of Presentation
      Korea University (Seoul, Korea)
    • Year and Date
      2011-12-12
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Material dependence of the spin pumping in metallic bilayer films2011

    • Author(s)
      T.Yoshino, K.Ando, K.Harii, H.Nakayama, Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Organizer
      Magnetism and Magnetic Materials Conference
    • Place of Presentation
      JW Marriott Desert Ridge (Scottsdale, Arizona, USA)
    • Year and Date
      2011-11-02
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ni_<1-x>Fe_x/Pt薄膜におけるスピンポンプ誘起スピン流の物質依存性2011

    • Author(s)
      吉野達郎, 安藤和也, 中山裕康, 齊藤英治
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県)
    • Year and Date
      2011-09-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Guideline for spin current generation in Ni_<1-x>Fe_x/Pt bilayer films using inverse spin-Hall effect and spin pumping2011

    • Author(s)
      T.Yoshino, K.Ando, K.Harii, Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      Taipei World Trade Center Hall (Taipei, Taiwan)
    • Year and Date
      2011-04-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-12-12   Modified: 2024-03-26  

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