2019 Fiscal Year Research-status Report
Anomalous spin electromagnetic responses in spin-orbit coupled magnets
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17K05485
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
野村 健太郎 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00455776)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | スピン物性 / トポロジカル物質 / スピン軌道結合磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最近発見された磁性ワイル半金属Co3Sn2S2の電子状態を記述する有効ハミルトニアンを導出しました。Co3Sn2S2はCoの作るカゴメ格子とSnおよびSのつくる三角格子の積層構造を持ちます。我々はフェルミ準位近傍のCoのd軌道とSnのp軌道からなる有効模型によってワイル点近傍の電子状態を記述することに成功しました。さらにカゴメ格子模型を用いて電場印加による磁壁の駆動を理論的に検証した。その結果、フェルミ準位近傍の状態密度が小さくジュール熱の発生は金属にくらべ質的に少ないにもかかわらず、磁壁の速度はや強磁性金属中のそれと同程度か大きいことを明らかにしました。さらにスピントルクは内在的ピンニングを引き起こさないタイプの非断熱的トルクであることがわかりました。これによってバンドトポロジーに由来する低損失磁化制御が可能であることを示唆しました。
磁壁のダイナミクスを分析するために、ティエレのアプローチを使用して、LLG方程式を磁壁の中心座標の運動方程式にマッピングし、磁壁の速度よりも1桁大きい可能性がある磁壁速度を計算しました。強磁性ナノワイヤー。磁化テクスチャが急速に変化する場合、スピン移動トルクは不純物散乱緩和時間に依存しません。ワイル半金属相では、状態密度が消失するため、縦方向の導電率が非常に小さいため、ジュール熱による散逸が抑制されます。その結果、ワイル半金属の磁壁運動は、従来の磁石よりもはるかに効率的に制御できます。磁気ワイル半金属は、次世代の情報通信技術のエネルギー課題を克服することができ、高性能磁気デバイスの新しい候補です。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
最終年度初めにカゴメ格子の磁性ワイル半金属に対する有効モデルを導出できたため、それを用いた輸送現象、スピントルクなどの解析を行うことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で得られた知見を用いて、磁気センサや磁気メモリなどのデバイス応用を進める。ワイル半金属は電流をあまりな朝ないにもかかわらず大きいスピントルクを与えることがわかったため、低消費電力デバイス実現の可能性を検討する。
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| Causes of Carryover |
年度末に、新型コロナウィルスのためほとんどの学会がキャンセルされたため成果発表を行えなかった。
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Research Products
(15 results)
