2010 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | Creation and control of spin current |
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19048028
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齊藤 英治 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80338251)
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| Keywords | スピン流 / スピントロニクス / ナノ磁性 / スピンホール効果 |
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| Research Abstract |
強磁性/常磁性金属接合における磁化ダイナミクスによるスピン流生成「スピンポンピング」を物質・試料形状を変化させ系統的に調べた。強磁性金属層として組成比を変えたNi-Fe合金を用い、スピンポンピングにより生成されるスピン流を常磁性Pt層の逆スピンホール効果により測定した結果、NiとFeではフェルミ面の分極が逆であるにもかかわらず、逆スピンホール効果による起電力は全てのNi-Fe合金において同符号である結果が得られた。また生成されるスピン流密度はNi-Fe合金の飽和磁化・磁気緩和定数といったマクロな物質パラメータに強く依存することが見出された。
以上の結果をスピンポンピングの現象論的模型により整理し、スピンポンピングにより生成されるスピン流密度は磁化歳差運動の立体角により決定されるという一般則を明らかにした。また同様のNiFe/Pt膜において、スピンポンピングによる逆スピンホール効果のNiFe層及びPt層の膜厚依存性を測定した結果、起電力はそれぞれの膜厚の逆数に比例する結果が得られた。
この結果を説明する簡単な等価回路模型を導入し、本結果から常磁性層のスピン拡散長を電気的且つ微細加工なしに見積もることが可能であることを見出した。実験結果から得られたスピン拡散長はこれまでに報告されている値とほぼ一致し、さらに上記スピンポンピングの模型と組み合わせることで同時に見積もったPtのスピンホール角もこれまでの報告と整合した。
以上の結果は本手法が新たなスピン拡散長・スピンホール角定量手法として広範に応用可能であることを示すものである。
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