Microscopic study on the Gilbert damping constant for the inhomogeneous spin synamics

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K06702
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Physical properties of metals/Metal-base materials
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: SAKUMA Akimasa 東北大学, 工学研究科, 教授 (30361124)
• 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)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ギルバート緩和 / スピン動力学 / 第一原理計算 / 遷移金属

Outline of Final Research Achievements

We have theoretically studied the Gilbert damping in the magnetic systems having magnetic inhomogeneity such as multilayered structures and spin fluctuations. It is found, for the multilayer system, that the model calculation taking into account the spin currents at the interface give substantially the same results with those by the first principles calculation taking the whole electronic structure of multilayer system into account. This indicates that the spin pumping effects in the multilayered systems can be appropriately reflected in the torque correlation model proposed first by Kambersky. As for the cases with spin fluctuation, it promotes the inter-band transitions due to the electron scattering, resulting in the increase of Gilbert damping constant α.

Free Research Field

磁性物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

磁気デバイスの高速動作と低消費電力には磁化回転に際してのスピンの緩和時間が大きく関わっている。一般にスピンの緩和定数は磁化の反転時間に深く関わり、さらに量子コンピュータにおいてはスピン才差運動の位相緩和時間にも関係していることから、その制御と起源についての関心が急速に高まってきている。本研究は（微小）強磁性体におけるスピン緩和の起源とその支配因子に関する理論研究であり、近年の磁気工学の課題解決に寄与し得るテーマである。