反転対称性の破れた結晶構造を利用した高効率なスピン流・電流変換材料の開拓

• 研究課題/領域番号: 15H05458
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 関 真一郎 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, ユニットリーダー (70598599)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 21,710千円 (直接経費: 16,700千円、間接経費: 5,010千円); 2016年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2015年度: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円)
• キーワード: スピントロニクス / 物性実験 / 磁気共鳴

研究成果の概要

本研究では、反転対称性の破れた結晶構造のバルク半導体を用いて、スピン分裂に由来したEdelstein効果に基づくスピン流・電流変換の観測を目指した。当初は、強磁性体との接合系におけるスピンポンピング法を用いていたが、この場合には界面における対称性の破れが強く効いてしまい、バルク結晶構造の対称性を反映した選択則を観測することができなかった。このため、磁気光電流効果（磁場下でスピン分裂の対称性を反映したバンド変形が生じた状態でキャリアを光励起することで電流が生じる）の手法を新たに用いた結果、バルク物質の結晶構造・スピン分裂の対称性から予測される方向に光誘起起電力が生じることを確認することができた。

研究成果

• [雑誌論文] Noncentrosymmetric Magnets Hosting Magnetic Skyrmions (2017)
  • 著者名/発表者名: Naoya Kanazawa, Shinichiro Seki, Yoshinori Tokura
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: Online 号: 25 ページ: 1603227-1603227
  • DOI: 10.1002/adma.201603227
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transition to and from the skyrmion lattice phase by electric fields in a magnetoelectric compound (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Okamura, F. Kagawa, S. Seki, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 7 号: 1 ページ: 12669-12669
  • DOI: 10.1038/ncomms12669
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic Reversal of Electric Polarization with Fixed Chirality of Magnetic Structure in a Chiral-Lattice Helimagnet MnSb2O6 (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Kinoshita, S. Seki, T. J. Sato, Y. Nambu, T. Hong, M. Matsuda, H. B. Cao, S.Ishiwata, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 117 号: 4 ページ: 047201-047201
  • DOI: 10.1103/physrevlett.117.047201
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetochiral nonreciprocity of volume spin wave propagation in chiral-lattice ferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, Y. Okamura, K. Kondou, K. Shibata, M. Kubota, R. Takagi, F. Kagawa, M. Kawasaki, G. Tatara, Y. Otani, and Y. Tokura
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 93 号: 23 ページ: 235131-235131
  • DOI: 10.1103/physrevb.93.235131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Microwave magnetochiral dichroism in chiral-lattice magnet Cu2OSeO3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Okamura, F. Kagawa, S. Seki, M. Kubota, M. Kawasaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 114 号: 19 ページ: 197202-197202
  • DOI: 10.1103/physrevlett.114.197202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Thermal generation of spin current in an antiferromagnet (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, T. Ideue, M. Kubota, Y. Kozuka, R. Takagi, M. Nakamura, Y.Kaneko, M. Kawasaki, Y. Tokura
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 115 号: 26 ページ: 266601-266601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.115.266601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamical magnetoelectric phenomena of multiferroic skyrmions (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Mochizuki, S. Seki
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 27 号: 50 ページ: 503001-503024
  • DOI: 10.1088/0953-8984/27/50/503001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 絶縁体中のキラリティと強磁性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関 真一郎
  • 学会等名: 豊田理研ワークショップ「キラル対称系の電磁応答」
  • 発表場所: トヨタ産業技術記念館（愛知県名古屋市西区）
  • 年月日: 2016-11-19
  • 招待講演
• [学会発表] Thermal generation of spin current in antiferromagnets and helimagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials (MMM)
  • 発表場所: 米国（ニューオーリーンズ）
  • 年月日: 2016-11-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Emergent phenomena in chiral-lattice ferromagnetic insulators (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP) Workshop on Multiferroics
  • 発表場所: 中国（上海）
  • 年月日: 2016-10-09
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 一軸引張応力による磁気スキルミオンの安定化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 関 真一郎
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学（石川県金沢市）
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Control of skyrmions by electric field and mechanical strain (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: International Workshop on Topological Structures in Ferroic Materials
  • 発表場所: ドイツ（ドレスデン）
  • 年月日: 2016-08-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Chirality and Ferromagnetism (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: Gordon Research Conference on Multiferroic and Magnetoelectric Materials
  • 発表場所: 米国（ルイストン）
  • 年月日: 2016-08-10
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin current in antiferromagnets and multiferroics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: Spin Caloritronics 7
  • 発表場所: オランダ（ユトレヒト）
  • 年月日: 2016-07-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin dynamics in chiral multiferroic insulators with magnetic skyrmions (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: International Workshop on Topological Structures in Ferroic Materials
  • 発表場所: シドニー
  • 年月日: 2015-05-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetoelectric Skyrmions in Multiferroics (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Seki
  • 学会等名: Intermag
  • 発表場所: 北京
  • 年月日: 2015-05-12
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] Skyrmions in Magnetic Materials (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, M. Mochizuki
  • 総ページ数: 69
  • 出版者: Springer
• [備考] Emergent Spintronics Research Unit
  • URL: http://www.cems.riken.jp/en/laboratory/esru
• [備考] 個人ページ
  • URL: http://sekilab.net