力学的な運動によるスピン流生成機構に関する微視的理論
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19J15369
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 13030:Magnetism, superconductivity and strongly correlated systems-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
船戸 匠 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | スピントロニクス / スピン流 / 物性理論 / 物理学 / 理論 |
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| Outline of Research at the Start |
電子スピンの工学的応用を目指すスピントロニクスにおいて、スピン角運動量の流れであるスピン流は中心概念の一つとして研究されてきた。近年、我々にとって最も身近な角運動量である、物体の力学運動に付随するマクロな角運動量からスピン流を生み出す試みが行われている。本研究では、電子のスピンと軌道運動を結びつけるスピン軌道相互作用（SOI）を介した力学的なスピン流生成について理論的に調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
スピントロニクス分野において、力学回転に付随する有効磁場と電子スピンの結合を利用した力学的スピン流生成法が注目を浴びている。一方で、スピン軌道相互作用（SOI）の効果も無視できないという指摘がされている。スピン流の力学駆動を実現するためには、SOIの効果も含めたスピン流生成機構の解明が不可欠である。
本研究ではまず、空間反転対称性の破れた系に現れるラシュバ型SOIに着目した動的格子歪みによるスピン流生成機構について解析を行った。その結果、格子歪みからスピン流が直接生成される新奇の機構を見出した。せん断波を印加すると電子スピンの偏極方向と運動方向が平行なヘリシティ流が生じる。これは従来の方法では生成できない新奇のスピン流である。これらの結果は学術雑誌への投稿を進めている。
さらに東京大学の実験グループと重金属・強磁性金属2層膜の面内磁場下における表面弾性波による直流電圧について共同研究を行い、特異な面内磁場依存性が現れることが分かった。その原理として新奇のスピン流生成機構の可能性を理論的に提案した(T. Kawada, M. Kawaguchi, T. Funato, H. Kohno, and M. Hayashi, Sci. Adv. 2021)。
また、自然酸化銅において電子のせん断流に伴う渦運動とスピンの結合による電流・スピン流変換の増大が指摘されているが、微視的な導出がされていない点や銅イオンのSOIが無視できない点など疑問点が残る。本研究はスピン軌道不純物が不均一に分布している自由電子モデルを考え、電場に対するスピン流の線形応答の解析を行った。その結果、SOIによる電子の渦運動とスピンの結合が生じること、不均質系の方が効率的にスピン流生成され得ることが分かった（T. Funato and H. Kohno, PRB 2020）。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
