Coupling between spin and mechanical rotation in spintronics

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02927
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics II
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2018-2019, 2021); Japan Atomic Energy Agency (2017)
• Principal Investigator: Maekawa Sadamichi 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 上級研究員 (60005973)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中堂 博之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30455282) ; 小野 正雄 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (50370375) ; 緒方 裕大 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 博士研究員 (80757691) ; Gu Bo 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 研究職 (90631333)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: ガーネット / バーネット効果 / フェリ磁性 / 力学回転

Outline of Final Research Achievements

In rare earth iron garnets, magnetic moments of rare earth ions and iron ones couple antiferromagnetically. Since the g-factors of rare earth ions and iron ones are different, there exists two compensation temperatures, i.e., magnetic compensation temperature (TM) and angular momentum compensation temperature (TA). Although TM is observed by the magnetization measurement, there was no direct method to measure TA. We have developed the mechanically rotational machine to measure TA. By using this, both TM and TA in (Ho, Dy)3Fe5O12 have been determined. Since the magnetization dynamics becomes high near TA, this method is expected to contribute to spintronics.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スピントロニクスの重要な材料である希土類鉄ガーネットは、フェリ磁性体であり、一般に磁気補償温度（TM)と角運動量補償温度（TA)が違っている。角運動量補償温度（TA)近傍では、磁化の運動が早くなることから、スピントロニクスへの様々な応用が期待されるが、これまではTAを直接に測定する方法がなかった。今回我々は、力学回転装置を開発し、バーネット効果を用いてTAを直接検する方法を得た。これを用いて、（Ho,Dy )3Fe 5O12のTAとTMの関係を明らかにした。