2022 Fiscal Year Annual Research Report
静的歪み構造を利用したスピン流生成機構の微視的解析
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21K20356
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
船戸 匠 慶應義塾大学, グローバルリサーチインスティテュート(矢上), 特任助教 (10908700)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピンダイナミクス / 表面弾性波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、超伝導体における表面弾性波を利用したスピン流生成、液体金属の非定常流を用いたスピン流生成、そしてビスマスへの異方的な界面スピン注入現象について解析を行った。
超伝導体では、電場や磁場によるスピン制御が難しいため、隣接する磁性体からのスピン注入が必要であった。そこで本研究は、表面弾性波を印加することで、磁性体を使用せずに超伝導体単膜中でスピン流が生成されることを提案した。この現象は、格子回転が準粒子スピンと角運動量保存則に基づくため、超伝導体中でもスピン流生成が可能となる。
次に、二つの平行平板間に閉じ込められた液体金属を考え、片方の平板を振動させることで生じる振動流や一定速度で動かし始めることで生じる過渡流から生成されるスピン流の解析を行った。その結果、振動流の減衰長や過渡流の緩和時間などのマクロなスケールがミクロなスピン流生成に密接に関連していることを見出した。本研究は、液体金属の非定常流を用いた流体スピントロニクスへの応用が期待される。
さらに、強磁性絶縁体とビスマスの二層薄膜系において、磁性体中の磁化運動からビスマスへ注入されるスピン流について微視的な解析を行った。その結果、ビスマス結晶の三回回転軸と磁化の成す角度に依存して、異方的にスピンが注入されることがわかった。本研究は、磁化からのスピン注入が結晶構造のプローブとして利用できることを示した。
これらの研究によって、物体の歪みと電子スピンの結合を利用したスピン輸送現象の理解が一層深まり、それらの応用範囲も広がることが期待される。また、超伝導体や液体金属、ビスマスなどの様々な物質を用いたスピントロニクス技術の開発にも貢献できることが期待される。
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