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2010 Fiscal Year Annual Research Report

Pt/強磁性体複合構造における超スピン流物性の開拓と構造依存性

Research Project

Project/Area Number 10J05780
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

梶原 瑛祐  東北大学, 大学院・理学研究科, 特別研究員(DC1)

Keywords超スピン流 / スピン波スピン流 / スピンポンピング / (逆)スピンホール効果 / Mott絶縁体 / スピントルク / スピン波共鳴
Research Abstract

電子のスピン自由度をエレクトロニクスに組み込んだ「スピントロニクス」において、スピン流(角運動量の流れ)の果たす役割がますます重要になっている。物質を流れるスピン流は様々な形態で存在し、その形態の1つに磁気交換相互作用が駆動するスピンの流れ:超スピン流が存在することが理論的に示されている。超スピン流は従来より研究されてきた伝導電子スピン流(粒子拡散力が駆動するスピン流)と比較して損失のずっと少ない流れであり、それまで数ミクロン程度の距離までにしか流すことのできなかったスピン流の輸送能の限界を突破できる可能性があることから、世界中で超スピン流観測への機運が高まっている。このような中、本年度研究者はスピン流の高感度かつ定量測定の可能なスピン流定システムを構築することで絶体中を流れる超スピン(スピン波スピン流)を初めて観測した(Kajiwara,et.al.Nature,梶原, et alまてりあ)。研究者は磁性ガーネット(磁性絶縁体)薄膜上にスピン流注入源(白金薄膜)とスピン流検出源(白金薄膜)を有する複合構造を作成した。一端のスピン流注入源からスピンホール効果を介して磁性ガーネット中にスピン流を流すと、1mm離して接合した他端のスピン流検出源で超スピン流に由来する信号が検出された。マイクロ波分光測定を併用することで、観測された信号が超スピン流の信号であることを示した。
本研究の過程で絶縁体中の超スピン流と金属中の伝導電子スピンとのスピン角運動量交換機構に関する理論的定式化を行い、界面でのスピン間交換相互作用を通じてスピン流の交換が行われていることを示した(Kajiwara, et al. Nature, Kajiwara, et al. IEEE Transaction on Magnetics)。
また、組成を変えた磁性ガーネットにおいて金属との界面でスピン間交換相互作用の大きさが顕著に変化し(10倍程度増大)、スピン交換相互作用の大きさが磁性ガーネットと接合金属間の電子構造の詳細に由来することを示唆する結果を得た(Kajiwara, et al. IEEE Transaction on Maneties)。

  • Research Products

    (18 results)

All 2011 2010

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 12 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] Spin pumping by parametrically excited exchange magnons2011

    • Author(s)
      C.W.Sandweg, Y.Kajiwara, A.V.Chumak, A.A.Serga, V.I.Vasyuchka, M.B.Jungfleisch, E.Saitoh, B.Hillebrands
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 106 Pages: 216601-1-216601-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.106.216601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モット絶縁体へのスピン注入2011

    • Author(s)
      梶原瑛祐, 齊藤英治
    • Journal Title

      固体物理

      Volume: 46 Pages: 155-164

  • [Journal Article] Detection of spin-wave spin current in a magnetic insulator2011

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, S.Takahashi, S.Maekawa, E.Saitoh
    • Journal Title

      IEEE Transaction on Magnetics

      Volume: 47 Pages: 1591-1594

    • DOI

      10.1109/TMAG.2011.2118747

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in different size Ni81Fe19/Pt films2011

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

      Journal of Physics (conference series)

      Volume: 266 Pages: 012100-1-012100-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Quantifying spin mixing conductance in F/Pt (F=Ni, Fe, and Ni81Fe19) bilayer film2011

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

      Journal of Physics (conference series)

      Volume: 266 Pages: 012115-1-012115-4

    • 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 Letter

      Volume: 98 Pages: 132503-1-132503-4

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin pumping in polycrystalline magnetic insulator/metal Pt films2011

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, K.Ando, H.Nakayama, R.Takahashi, E.Saitoh
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: (印刷中 未定)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator2010

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, K.Harii, S.Takahashi, J.Ohe, K.Uchida, M.Mizuguchi, H.Umezawa, H.Kawai, K.Ando, K.Takanashi, S.Maekawa, E.Saitoh
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 464 Pages: 262-266

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Angular dependence of inverse spin-Hall effect induced by spin pumping : experimental verification of phenomenological model of spin pumping2010

    • Author(s)
      K.Ando, T.Yoshino, N.Okamoto, Y.Kajiwara, K.Sasage, K.Uchida, E.Saitoh
    • Journal Title

      Journal of Magnetism and Magnetic Materials

      Volume: 322 Pages: 1422-1424

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in various metals2010

    • Author(s)
      K.Ando, Y.Kajiwara, K.Sasage, K.Uchida, E.Saitoh
    • Journal Title

      IEEE transactions on magnetics

      Volume: 46 Pages: 1331-1333

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in different thickness Pt films2010

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

      IEEE Transaction on Magnetics

      Volume: 46 Pages: 2202-2204

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin Seebeck insulator2010

    • Author(s)
      K.Uchida, J.Xiao, H.Adachi, J.Ohe, S.Takahashi, J.Ieda, T.Ota, Y.Kajiwara, H.Umezawa, H.Kawai, G.E.W.Bauer, S.Maekawa, E.Saitoh
    • Journal Title

      Nature materials

      Volume: 9 Pages: 894-897

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Enhancement of the spin pumping efficiency by spin wave mode selection2010

    • Author(s)
      C.W.Sandweg, Y.Kajiwara, K.Ando, E.Saitoh, B.Hillebrands
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 97 Pages: 252504-1-252504-3

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 磁性絶縁体を用いたスピン流の伝送2010

    • Author(s)
      梶原瑛祐, 安藤和也, 齊藤英治
    • Journal Title

      まてりあ

      Volume: 49 Pages: 575-579

  • [Presentation] YIG/Pt系におけるスピン流パラメトリック励起の観測2011

    • Author(s)
      梶原瑛祐, Christian Sandweg, Andrii Chumak, Alexander Serga, 安藤和也, Burkard Hillebrallds, 齊藤英治
    • Organizer
      物理学会 第66回年次大会
    • Place of Presentation
      新潟大学五十嵐キャンパス
    • Year and Date
      2011-03-25
  • [Presentation] Transmission of electrical signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator2010

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Organizer
      Spin Wave Aspects in Spintronics
    • Place of Presentation
      Kaiserslautern, German
    • Year and Date
      2010-10-05
  • [Presentation] Spin transfer at an interface between a magnetic insulator Y3Fe5O12 and Pt2010

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Organizer
      Joint European Magnetic Symposia (JEMS) 2010
    • Place of Presentation
      Krakow, Poland
    • Year and Date
      2010-08-25
  • [Presentation] Spin pumping and spin-transfer torque in magnetic insulator/metal interface2010

    • Author(s)
      Y.Kajiwara, E.Saitoh
    • Organizer
      ISAMMA 2010
    • Place of Presentation
      Sendai, Japan
    • Year and Date
      2010-07-15

URL: 

Published: 2012-07-19  

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