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反強磁性体中におけるスピン超流動の観測

Research Project

Project/Area Number 19J21253
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 29010:Applied physical properties-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

池渕 徹也  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords反強磁性体 / スピン流 / スピンホール効果
Outline of Research at the Start

情報媒体として従来利用されてきた電子は「電荷」と「スピン」の2つの自由度を持つが、電荷の流れである電流を利用する場合にはジュール熱の発生に伴うエネルギー散逸が大きな問題となる。そこで現在、電流の代わりにスピンの流れであるスピン流を使用するデバイスの開発がなされている。しかし、スピン流は保存流でなく距離に応じて散逸していく特性を持っているため、スピン散逸の少ない新たなスピン流伝導機構の提案が求められている。近年、理論研究において反強磁性体中でスピン超流動とよばれるスピン流が長距離にわたって伝搬する現象が報告されている。本研究ではこのスピン超流動を実験的に観測することを目的とする。

Outline of Annual Research Achievements

本年度は昨年度から引き続いてスピン流の重要な性質であるスピン拡散現象を測定する手段として、スピンポンピング法に着目して実験を行いました。
まず、白金薄膜におけるスピンホール効果の結晶配向性の調査を行いました。その結果、白金薄膜におけるスピンホール効果の大きさは電流方向ではなく、スピン流方向に強く依存することを実験的に報告しました。この結果の重要な点は強磁性体/白金二層膜におけるミキシングコンダクタンスを考慮したことです。これにより、二層膜全体のスピントルクから白金層におけるスピンホール効果の成分のみを取り出すことに成功しました。また、この実験結果は従来の理論予測とは異なるものであり、強く関心を惹くものとなっています。
次に、反強磁性体酸化ニッケルにおけるスピン拡散長の結晶配向依存性ついての調査を行いました。酸化ニッケルにおいて、ある特定の結晶面を伝搬するスピン流のみが従来よりも格段に長いスピン拡散長を有することを明らかにしました。この研究成果はスピン超流動の対称性と一致しているので、反強磁性体中におけるスピン超流動の可能性を示唆するものとなっています。しかし、この手法でスピン超流動を特定することは素子製膜の観点において困難であるため、別の素子構造で同様の現象を検出する必要があります。そこで、スピン流の伝搬方向を面直方向から面内方向へと変えた素子構造におけるスピン超流動の検出の実験にも取り組みました。
また、以上の結果をまとめ2報の論文として報告しました。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Crystal orientation dependence of spin Hall angle in epitaxial Pt/FeNi systems2022

    • Author(s)
      Ikebuchi Tetsuya、Shiota Yoichi、Ono Teruo、Nakamura Kohji、Moriyama Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 120 Issue: 7 Pages: 072406-072406

    • DOI

      10.1063/5.0078688

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimation of Angular Momentum Compensation Temperature in GdFe Film by Magnetic Compton Scattering2021

    • Author(s)
      Ikebuchi T.、Hirata Y.、Funada S.、Tsukamoto A.、Ito H.、Suzuki K.、Hoshi K.、Tsuji N.、Sakurai H.、Shiota Y.、Moriyama T.、Ono T.
    • Journal Title

      Journal of the Magnetics Society of Japan

      Volume: 45 Issue: 1 Pages: 1-5

    • DOI

      10.3379/msjmag.2101L002

    • NAID

      130007965463

    • ISSN
      1882-2924, 1882-2932
    • Year and Date
      2021-01-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Long-distance spin current transmission in single-crystalline NiO thin films2021

    • Author(s)
      Ikebuchi Tetsuya、Kobayashi Yuta、Sugiura Itaru、Shiota Yoichi、Ono Teruo、Moriyama Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 14 Issue: 12 Pages: 123001-123001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ac3575

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Magnetic damping enhancement in L12-ordered Mn3Ir/Fe20Ni80 bilayers2020

    • Author(s)
      Kobayashi Yuta、Ikebuchi Tetsuya、Iwaki Hiroyuki、Shiota Yoichi、Ono Teruo、Moriyama Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 13 Issue: 7 Pages: 073001-073001

    • DOI

      10.35848/1882-0786/ab9876

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Large anomalous Hall effect in L12-ordered antiferromagnetic Mn3Ir thin films2020

    • Author(s)
      Iwaki Hiroyuki、Kimata Motoi、Ikebuchi Tetsuya、Kobayashi Yuta、Oda Kent、Shiota Yoichi、Ono Teruo、Moriyama Takahiro
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 116 Issue: 2 Pages: 022408-022408

    • DOI

      10.1063/1.5128241

    • NAID

      130008157782

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Temperature dependence of magnetic resonance in ferrimagnetic GdFeCo alloys2019

    • Author(s)
      Okuno Takaya、Kim Se Kwon、Moriyama Takahiro、Kim Duck-Ho、Mizuno Hayato、Ikebuchi Tetsuya、Hirata Yuushou、Yoshikawa Hiroki、Tsukamoto Arata、Kim Kab-Jin、Shiota Yoichi、Lee Kyung-Jin、Ono Teruo
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 12 Issue: 9 Pages: 093001-093001

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab33d5

    • NAID

      210000156781

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] エピタキシャルPt薄膜における スピンホール効果の結晶配向依存性2021

    • Author(s)
      池渕徹也、塩田陽一、小野輝男、中村浩次、森山貴広
    • Organizer
      日本物理学会第77回年次大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] エピタキシャル白金薄膜におけるスピンホール効果の 結晶配向依存性2020

    • Author(s)
      池渕徹也,森山貴広,小野輝男
    • Organizer
      ナノ学会第18回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単結晶NiO薄膜におけるスピン流伝送の結晶配向依存性Ⅱ2019

    • Author(s)
      池渕徹也,森山貴広,小田研人,岩城宏侑,小野輝男
    • Organizer
      日本物理学会2019年秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal orientation dependence of the spin current transmission in single crystalline NiO thin films2019

    • Author(s)
      池渕徹也,森山貴広,小田研人,岩城宏侑,小野輝男
    • Organizer
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 単結晶NiO薄膜におけるスピン流伝送の結晶配向依存性2019

    • Author(s)
      池渕徹也,森山貴広,小田研人,岩城宏侑,小野輝男
    • Organizer
      日本磁気学会第43回学術講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Crystal orientation dependence of the spin current transmission in single crystalline NiO thin films2019

    • Author(s)
      Tetsuya Ikebuchi, Takahiro Moriyama, Hayato Mizuno, Kent Oda, Hiroyuki Iwaki and Teruo Ono
    • Organizer
      2019MMM conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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