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2014 Fiscal Year Research-status Report

スピン軌道相互作用の生む新しい磁性体スピントロニクス現象の微視的理論

Research Project

Project/Area Number 25400339
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

河野 浩  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10234709)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2017-03-31
Keywordsスピントロニクス / スピン軌道トルク / Rashba型スピン軌道相互作用 / 熱誘起スピン軌道トルク / バーテックス補正 / Dirac点 / スカーミオン / ホール効果
Outline of Annual Research Achievements

電流に駆動された磁化ダイナミクスの文脈で、電流が磁化に及ぼすスピントルクに対するスピン軌道相互作用の効果を調べている。今年度は、Rashba型スピン軌道相互作用に起因する「スピン軌道トルク(SOT)」を、磁化が空間的に一様な場合に、種々のパラメータ(磁化の方向、化学ポテンシャル)への依存性を詳細に調べた。計算は線形応答理論とグリーン関数法に基づき、(不純物による)電子の自己エネルギーだけでなくバーテックス補正も考慮して行った。その結果、自由電子的な分散関係をもつ2次元ラシュバ強磁性体は、フェルミ面が2枚ある場合に、バーテックス補正の効果により以下の量が消失するという非常に特殊な性質をもつことを見出した:(i) 非散逸的SOT、(ii) 散逸的SOTの化学ポテンシャル依存性、(iii) 散逸的SOTの磁化方向依存性。他方、より現実的な強束縛モデルではそのようなことはないことを示した。さらに、温度勾配により生じるSOTを計算した。(学生の藤本純治君との共同研究)
磁気スカーミオン格子における電子のホール係数を、磁化との結合を摂動として計算した。今年度は、まずスピン軌道相互作用を無視して調べた。(学生の仲澤一輝君との共同研究)

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Rashba型スピン軌道相互作用がある場合のスピントルクの計算について、今年度は、磁化が空間的に一様な場合について、種々のパラメータ(磁化の方向、化学ポテンシャル)への依存性を詳細に調べた。(前年度は、磁化の空間微分の1次までトルクを調べたが、磁化の方向は基本的に2次元面に垂直な場合に限っていた。)その結果、自由電子分散のラシュバ模型の(従来知られていなかった)種々の特殊性を見出すことができた。

Strategy for Future Research Activity

Rashba型スピン軌道相互作用がある場合のスピントルクを、磁化の空間微分の1次まで計算する。特に、種々のパラメータ(磁化の方向、化学ポテンシャル)への依存性を詳細に調べる。
磁気スカーミオン格子におけるホール係数を、スピン軌道相互作用の効果も含めて計算する。

Causes of Carryover

学生の数が増えたため、来年度は成果発表のための費用がかさむと判断して使用を控えたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

学生の発表のための旅費・宿泊費、論文別刷代。

  • Research Products

    (12 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Spin torques and charge transport on the surface of topological insulator2014

    • Author(s)
      A. Sakai, H. Kohno
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 89 Pages: 165307 1-21

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.89.165307

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Vertex Corrections on the Chirality-Driven Anomalous Hall Effect2014

    • Author(s)
      K. Nakazawa, H. Kohno
    • Journal Title

      J. Phys. Soc. Jpn.

      Volume: 83 Pages: 073707 1-4

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7566/JPSJ.83.073707

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Transport properties of Dirac ferromagnet2014

    • Author(s)
      J. Fujimoto, H Kohno
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 90 Pages: 214418 1-15

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.90.214418

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Rashba スピン軌道トルクの微視的計算2015

    • Author(s)
      藤本純治,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-23
  • [Presentation] スピン波によるスピントルクの線形応答理論2015

    • Author(s)
      山口皓史,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-23
  • [Presentation] 磁気スカーミオン格子における異常ホール効果の理論2015

    • Author(s)
      仲澤一輝,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] 非一様磁場により誘起される反磁性電流に対するスピン軌道相互作用の効果2015

    • Author(s)
      法月直人、小林晃人、河野浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      東北大学金属材料研究所
    • Year and Date
      2015-03-21
  • [Presentation] スピンカイラリティーによる拡散領域での永久電流2014

    • Author(s)
      仲澤一輝,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-10
  • [Presentation] ラシュバ強磁性体におけるスピントルクの微視的計算2014

    • Author(s)
      酒井章雄,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-07
  • [Presentation] 磁化構造まわりのスピン波の理論2014

    • Author(s)
      山口皓史,河野 浩
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      中部大学
    • Year and Date
      2014-09-07
  • [Presentation] Spin Chirality Mechanics2014

    • Author(s)
      H. Kohno, K. Nakazawa, T. Yamaguchi
    • Organizer
      ICC-IMR / 20th REIMEI International Workshop on "Spin Mechanics 2"
    • Place of Presentation
      早稲田大学
    • Year and Date
      2014-06-24
    • Invited
  • [Remarks] スピントロニクスの理論

    • URL

      http://www.s.phys.nagoya-u.ac.jp/research/k89b7h

URL: 

Published: 2016-05-27  

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