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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Control of spin current and magnetization in chiral antiferromagnetsic and ferrimagnetsic materials

Research Project

Project/Area Number 17F17064
Research InstitutionThe University of Tokyo

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)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) LAU YONG CHANG  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2017-04-26 – 2019-03-31
Keywordsスピンホール効果 / カイラル磁性
Outline of Annual Research Achievements

昨年度得られた研究成果を論文化した。スピンホール効果は物質に不純物をドープし、電子の散乱頻度を大きくすることでより大きなスピンホール効果が発現することが知られており、このような機構で発現するスピンホール効果は外因性スピンホールと呼ぶ。一方、物質のバンド構造(ベリー位相)に起因した内因性スピンホール効果については、これまで主に単体の元素についてその大きさが評価されてきた。本研究では、スピン軌道相互作用が比較的小さいCoとGaの合金を作製してスピンホール効果を調べたところ、スピン軌道相互作用が大きい5d遷移金属並みのスピンホール角(0.05程度)を有していることがわかった。第一原理計算を用いて解析した結果、Co-Ga合金におけるスピンホール効果はベリー位相に起因する内因性スピンホール効果で説明でき、またCoのd軌道とGaのp軌道の軌道混成効果により、大きなスピンホール角が得られることがわかった。今後、より大きなスピンホール角を有する物質を設計するにあたり、重要な指針を与える結果があると考えられる(Lau et al., PRB, 2019)。
また今年度は、カイラル磁気構造が伝導特性に与える影響や、ヘテロ構造においてカイラル磁性を誘起するジャロシンスキー守谷相互作用の評価を行い、論文を発表した。さらにスピン流を生成できる新たな物質の候補として、BiやSbなどのトポロジカル物質を使った合金系を調査した。今後、スピン流生成効率などの指標を報告する。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (9 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spin Hall effect from 3d-4p hybridized orbitals2019

    • Author(s)
      Y.-C. Lau, H. Lee, G. Qu, K. Nakamura, and M. Hayashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 99 Pages: 064410

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.064410

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin-orbit torque at the Ir/Co interface2019

    • Author(s)
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, N. Kato, Y. C. Lau, M. Hayashi
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 99 Pages: 134421

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevB.99.134421

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Anomalous spin Hall magnetoresistance in Pt/Co bilayers2018

    • Author(s)
      M. Kawaguchi, D. Towa, Y. C. Lau, S. Takahashi, M. Hayashi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 112 Pages: 202405

    • DOI

      https://doi.org/10.1063/1.5021510

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Domain-Wall Resistance in Cofeb-Based Heterostructures with Interface Dzyaloshinskii-Moriya Interaction2018

    • Author(s)
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, Y. C. Lau, Y. Nakatani, M. Hayashi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Express

      Volume: 11 Pages: 073001

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/APEX.11.073001

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Circular photogalvanic effect in Cu/Bi bilayers2018

    • Author(s)
      H. Hirose, N. Ito, M. Kawaguchi, Y. C. Lau, M. Hayashi
    • Journal Title

      Appl. Phys. Lett.

      Volume: 113 Pages: 222404

    • DOI

      https://aip.scitation.org/doi/10.1063/1.5047418

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Giant spin-orbit torque and magnetothermal effects in sputtered BiSb/CoFeB bilayers2019

    • Author(s)
      Z. Chi, Y.-C. Lau, M. Hayashi
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 超薄膜ヘテロ構造界面のジャロシンスキー・守谷相互作用とスピン流2019

    • Author(s)
      石黒雄人, 河口真志, Y.-C. Lau, 林将光
    • Organizer
      第74回日本物理学会年次大会
  • [Presentation] Dzyaloshinskii-Moriya interaction and spin orbit torque in Pt/Co/Ir multilayers2018

    • Author(s)
      Y. Ishikuro, M. Kawaguchi, Y.-C. Lau, M. Hayashi
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://qspin.phys.s.u-tokyo.ac.jp/jp/index.html

URL: 

Published: 2019-12-27  

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