2014 Fiscal Year Annual Research Report
磁気超格子中におけるトポロジカル表面スピン波の理論的研究
Publicly Offered Research
| Project Area | Frontier of Materials, Life and Elementary Particle Science Explored by Ultra Slow Muon Microscope |
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| Project/Area Number |
26108715
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
大江 純一郎 東邦大学, 理学部, 准教授 (40510251)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | スピントロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
異なる強磁性体を周期的に並べた磁気超格子において、スピン波ブロッホ関数の幾何学的な性質から導かれるカイラルエッジスピン波について解析を行った。
今年度はまず、強磁性体中の磁化ダイナミクスよりスピン波の分散関係を計算するプログラムを開発した。FeとYIGより構成される磁気超格子の分散関係より、系の端を一方向に流れる特殊なスピン波の存在を明らかにした。この分散関係を求める際、系の中心にパルス磁場を印加することでバルクスピン波を、系の端に印加することでカイラルエッジスピン波の分散が得られることが明らかになった。これらの研究の解説記事を共同で執筆し、固体物理に掲載された。また、研究成果の発表を、日本物理学会（2015年3月早稲田大学）や国際学会（RIEC workshop,2014年7月仙台）で発表を行った。さらに、このカイラルエッジスピン波を検出する方法として磁気超格子とプラチナ端子との接合系を考え、逆スピンホール効果による効果的な検出方法を提案した。逆スピンホール効果による検出は、マイクロ波から電場への磁性体を用いたエネルギー変換とも考えられるため、カイラルエッジスピン波を用いた高効率エネルギー変換素子としての可能性も指摘した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究によってカイラルエッジスピン波の計算方法を確立し、スピン波分散関係も計算可能になった。磁気超格子とプラチナ端子との接合系を考えることによって、逆スピンホール効果によるカイラルエッジスピン波の観測が有効であることを示した。これは、ミュオンによる測定をより容易にするものであり、これまで得られた伝導電子のスピン偏極観測の知見が利用できることを示した。今年度は、研究成果を固体物理に出版すると共に、国内学会や国際学会で発表を行っている。以上のことから研究は順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はカイラルエッジスピン波が発生している状況での内部磁場の計算を行う。このことにより、ミュオンによる測定と理論計算の直接対応を目指す。同時に実験で作成、観測可能な磁気超格子の設計を行う。当学術領域の磁性研究者と連携を取り、カイラルエッジスピン波の直接検出を行う。また、カイラルエッジスピン波から得られるスピン起電力について解析を行う。金属磁性体中の磁化ダイナミクスからスピンベリー位相を通じて得られるスピン起電力は、スピン偏極電流の駆動力となるため、スピントロニクス素子を形成する上で必要不可欠な現象である。カイラルエッジスピン波のように人工的に制御可能なスピン波によって、素子の任意の位置に電流を発生させることができ、スピントロニクス素子の劇的な縮小化が可能である。
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