2018 Fiscal Year Annual Research Report
Microscopic study on the Gilbert damping constant for the inhomogeneous spin synamics
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16K06702
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
佐久間 昭正 東北大学, 工学研究科, 教授 (30361124)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
栂 裕太 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, NIMSポスドク研究員 (70641231)
三浦 大介 東北大学, 工学研究科, 助教 (90708455)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ギルバート緩和 / 第一原理計算 / トルク相関法 / スピン軌道相互作用 / 異常ホール効果 / 結晶磁気異方性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は磁気緩和を表すギルバート緩和定数の起源とその定量評価に関する理論研究であり、以下の３点を目的とした。
１．磁性多層膜などの磁気的不均一系や磁性体内に非一様な磁化運動（スピン波など）がある場合のギルバート緩和定数の第一原理計算
２．磁化の運動による非断熱効果を考慮したギルバート緩和定数の理論研究
３．ギルバート緩和定数と結晶磁気異方性定数、および（内因性）異常ホール伝導度の関係についての（物質の個別性を含めた）定量レベルでの検討
１．に関しては、多層膜構造や磁化の非一様運動の影響を取り込んだαの微視的記述とそれに基づく第一原理計算を行った。具体的にはCo強磁性（FM）層とPt,Pd,CuなどSOIが異なる非磁性（NM）層との接合系のαの評価を行い、(1)NM層の膜厚増大とともにαが増大する、(2)Pt、Pd、Cuの順にNM層との接合によるαの増大が大きい、(3)FM層が薄いほどNM層の接合による変化が大きい、ことが確認された。
２．に関しては、有限温度を想定してスピンのランダム配置を仮定してαの第一原理計算を行った。その結果、αのスピン規則度依存性は合金の規則度依存性と殆ど同じ傾向を示すことが分かった。これらの結果は、αが低温に向かって増大するという実験結果をよく再現している。３．についてはRashba系強磁性体をモデルに、異常ホール伝導度（σxy）、磁気異方性定数（K）、およびギルバート緩和定数（α）の温度依存性に関する理論研究を行った。その結果、Rashba系のαは上記２．と同様の温度依存性を示すが、σxyは一般の３d遷移金属強磁性体と著しく異なる温度依存性を示すことが明らかになった。
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