2017 Fiscal Year Annual Research Report
Optical detection of spin orbit effects
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16H03853
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
林 将光 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70517854)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | スピン軌道相互作用 / 磁気光学効果 / スピン流 / スピン蓄積 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はまず、遅れていた磁気光学効果を測定できるシステムの構築を行った。HeNeレーザーとPEM(Photoelastic Modulator)などを導入して、磁気光学効果を評価できる系を構築した。次に、測定系の精度を評価するため、薄膜試料のスピン軌道トルク測定を行った。W/CoFeB/MgO薄膜(CoFeB層の直容易軸は膜面水平方向)にDC電流を流し、スピン軌道トルクによって傾いた磁化を磁気光学効果を通して測定した。大きなDC電流を流すとジュール加熱による発熱効果が発生するため、できるだけ小さい電流で測定できることが好ましい。そのため、小さな電流印加時のわずかな磁化方向の変化も捉えることができる精度の高い磁気光学効果の測定系が必要となる。HeNeレーザーとPEMなどを用いた測定系でスピン軌道トルクを測定した結果、印加電流とスピン軌道トルクの比例関係や、磁化の反転によるスピン軌道トルクの反転を確認できた。得られたスピン軌道トルクの大きさは他の手法を用いて評価した値と概ね一致した(丸井ら、日本物理学会)。さらに、10^10 A/m2程度の電流密度でもジュール加熱による発熱効果が観測されたが、磁化応答と発熱効果の分離ができる測定手法を確立することに成功した。
また、2016年度に行った研究のうち、薄膜ヘテロ構造の磁気光学特性を光の干渉効果によって増幅できることを示した結果を論文化した(Sumi et al., Scientific Reports)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁気光学効果を利用してスピン軌道トルクを評価できる測定系を構築できた。また、光学系の感度として10^-5 rad程度のKerr回転角が測定できる精度があることがわかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はスピンホール効果によるスピン蓄積などを測定できるよう、より感度の高い磁気光学効果の測定系を組む必要がある。スピン蓄積の測定が可能となれば、スピンホール効果やラシュバ・エデルシュタイン効果で生成されたスピン蓄積を直接測定することができるため、スピン流物理の発展に大きく寄与できる。
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