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

• 研究課題/領域番号: 25400339
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 河野 浩 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (10234709)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: スピントロニクス / スピン軌道相互作用 / スピントルク / スピン起電力 / スピン波 / 温度勾配 / 輸送現象 / 異常ホール効果 / Rashba型スピン軌道相互作用 / スピン軌道トルク / スピン波スピントルク / 線形応答理論 / 光応答 / 磁気双極子相互作用 / 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 / 磁壁 / スピン移行トルク / Gilbert damping / feedback 効果

研究成果の概要

強磁性金属においてRashba型スピン軌道相互作用(RSOC)が生む電流誘起スピン軌道トルクやスピン起電力を調べた。トルクについては磁化の空間微分の１次まで計算し、RSOCの効果によりβ項が増大することを見出した。また、温度勾配で誘起されるスピン軌道トルクについても調べた。今後、スピン軌道相互作用の効果を調べると面白いと思われる現象（マグノンによるスピントルク、反強磁性金属におけるスピン起電力、トポロジカルホール効果）についても解析した。当初予期しなかった成果としては、双極子マグノンによる電子の異常ホール効果、光応答に対するRSOCの効果、がある。

研究成果

• [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)
• [国際共同研究] リーズ大学(英国)
• [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)
• [雑誌論文] Microscopic theory of spin-wave spin torques induced by temperature gradient (2017)
  • 著者名/発表者名: Terufumi Yamaguchi, Hiroshi Kohno
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Japan 巻: 印刷中
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Microscopic calculation of thermally induced spin-transfer torques (2016)
  • 著者名/発表者名: Kahn Hiroshi, Hiraoka Yuki, Hatami Moosa, and Gerrit E. W. Bauer
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 94 号: 10 ページ: 1044171-12
  • DOI: 10.1103/physrevb.94.104417
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Theory of Anomalous Optical Properties of Bulk Rashba Conductor (2016)
  • 著者名/発表者名: Junya Shibata, Akihito Takeuchi, Hiroshi Kohno, Gen Tatara
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Japan 巻: 85 号: 3 ページ: 0337011-5
  • DOI: 10.7566/jpsj.85.033701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Anomalous Hall effect driven by dipolar spin waves in uniform ferromagnets (2015)
  • 著者名/発表者名: Kei Yamamoto, Kojo Sato, Eiji Saitoh, Hiroshi Kohno
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 14 ページ: 140408-140408
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.140408
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin torques and charge transport on the surface of topological insulator (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Sakai, H. Kohno,
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 89 号: 16 ページ: 1653071-21
  • DOI: 10.1103/physrevb.89.165307
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of Vertex Corrections on the Chirality-Driven Anomalous Hall Effect (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nakazawa, H. Kohno
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 7 ページ: 0737071-4
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.073707
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transport Properties of Dirac Ferromagnet (2014)
  • 著者名/発表者名: Junji Fujimoto and Hiroshi Kohno
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 21 ページ: 214418-214418
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.214418
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Two-barrier stability that allows low power operation in current-induced domain wall motion (2013)
  • 著者名/発表者名: Kab-Jin Kim, Ryo Hiramatsu, Tomohiro Koyama, Kohei Ueda, Yoko Yoshimura, Daichi Chiba, Kensuke Kobayashi, Yoshinobu Nakatani, Shunsuke Fukami, Michihiko Yamanouchi, Hideo Ohno, Hiroshi Kohno, Gen Tatara, Teruo Ono
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 2011-2011
  • DOI: 10.1038/ncomms3011
  • 査読あり
• [学会発表] Microscopic approach to thermal spintronics theory (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Kohno
  • 学会等名: Spintronics and Core-to-Core Workshop 2017
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 2017-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] 温度Green関数を用いた非線形応答理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-19
• [学会発表] 温度勾配によるスピン波スピントルクの微視的理論III (2017)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ディラック電子流体のスピン・渦度結合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船戸匠
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] ジャロシンスキー・守谷相互作用のスピン流描像への補正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井悠介
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] スピン・フォノン系の角運動量ダイナミクス (2017)
  • 著者名/発表者名: 中根丈太郎
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] Chirality-induced anomalous Hall effect: Bridging a gap between weak and strong coupling regimes (2017)
  • 著者名/発表者名: Kazuki Nakazawa
  • 学会等名: APS March Meeting 2018
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2017-03-15
  • 国際学会
• [学会発表] 非散逸的輸送現象に対する skew 散乱の効果 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-20
• [学会発表] 熱誘起スピントルクの微視的理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 河野 浩
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-20
• [学会発表] スカーミオン系での異常 Hall効果：交換相互作用の弱い場合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] 反強磁性金属におけるスピン起電力の微視的理論 (2017)
  • 著者名/発表者名: 戸田雄太
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] ジャロシンスキー・守谷相互作用のスピン流描像へ補正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 今井悠介
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] Dynamics of angular momentum in a spin-phonon system (2017)
  • 著者名/発表者名: 中根丈太郎
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] ディラック電子流体におけるスピン・渦度結合 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船戸 匠
  • 学会等名: 科研費特別推進研究「スピンオービトロニクス」平成２８年度報告会
  • 発表場所: 小樽
  • 年月日: 2017-02-19
• [学会発表] Microscopic derivation of spin-vorticity coupling in a Dirac fluid (2016)
  • 著者名/発表者名: Takumi Funato
  • 学会等名: International School on Spintronics and Spin-Orbitronics
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamics of angular momentum in a spin-phonon system (2016)
  • 著者名/発表者名: Jotaro Nakane
  • 学会等名: International School on Spintronics and Spin-Orbitronics
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Microscopic theory of spin-wave spin torque induced by temperature gradient (2016)
  • 著者名/発表者名: Terufumi Yamaguchi
  • 学会等名: International School on Spintronics and Spin-Orbitronics
  • 発表場所: Fukuoka
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] 熱誘起スピントルクの微視的理論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 河野 浩
  • 学会等名: 第二回 ディラック電子系マルチフェロイクス研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2016-11-17
  • 招待講演
• [学会発表] Effects of skew scattering on non-dissipative transport properties (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Fujimoto
  • 学会等名: International workshop on nano-spin conversion science & quantum spin dynamics
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2016-10-12
  • 国際学会
• [学会発表] Microscopic theory of spin-wave spin torque (2016)
  • 著者名/発表者名: Terufumi Yamaguchi
  • 学会等名: Quantum Spintronics: Spin Transport Through Quantum Magnetic Materials
  • 発表場所: Mainz, Germany
  • 年月日: 2016-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] 輸送現象に対するskew散乱の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 温度勾配によるスピン波スピントルクの微視的理論II (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] スピンカイラリティーによる異常Hall効果：強結合と弱結合のつながり (2016)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: 日本物理学会 2016年秋季大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] 磁化構造による有効磁場がある系における電荷・スピン輸送の理論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 温度勾配によるスピン波スピントルクの微視的計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] ディラック電子系の磁場応答に対するラシュバ型スピン軌道相互作用の効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 法月直人
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 反強磁性金属におけるスピン起電力の理論 (2016)
  • 著者名/発表者名: 戸田雄太
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 温度勾配によるスピン軌道トルクの微視的計算 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] スピン波の静磁モードに起因する異常ホール効果 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山本慧
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 東北学院大
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Anomalous Hall effect driven by dipolar spin waves in uniform ferromagnets (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐藤浩司
  • 学会等名: APS March Meeting 2016,
  • 発表場所: Baltimore USA,
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous Hall Effect Induced by Dipolar Magnons (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野浩
  • 学会等名: Spin Energy Materials
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Anomalous Hall effect in magnetic skyrmion lattice (2015)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: Toyota RIKEN international workshop 2015
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-17
  • 国際学会
• [学会発表] Linear Response Theory of Spin-wave Spin Torques induced by Temperature Gradient (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: International Conference on Thermoelectric Materials Science 2015 (TMS2015)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] Microscopic Theory of Thermal Spin-orbit Torques (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: International Conference on Thermoelectric Materials Science 2015 (TMS2015)
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-11-09
  • 国際学会
• [学会発表] 磁気スカーミオン格子における異常Hall効果II (2015)
  • 著者名/発表者名: 河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] スピン波スピントルクの線形応答理論とゲージ不変性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 非一様磁場により誘起される平衡電流に対するラシュバ型スピン軌道相互作用の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 法月直人
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Rashbaスピン軌道トルクに対するDirac点の効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] バルクラシュバ電子系における電気磁気光学効果 (2015)
  • 著者名/発表者名: 柴田絢也
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Rashbaスピン軌道相互作用系の光学特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 多々良源
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Anomalous Hall effect and persistent current due to spin chirality (2015)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: SpinTech VIII
  • 発表場所: Basel, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Linear Response Theory of Spin Torques due to Spin Waves (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: SpinTech VIII
  • 発表場所: Basel, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Rashba spin-orbit coupling in diamagnetic current induced by nonuniform magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: 法月直人
  • 学会等名: SpinTech VIII
  • 発表場所: Basel, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Anomalous Hall effect and persistent current due to spin chirality (2015)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝
  • 学会等名: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015)
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2015-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] Linear Response Theory of Spin Torques due to Spin Waves (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史
  • 学会等名: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015)
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2015-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Rashba spin-orbit coupling in diamagnetic current induced by nonuniform magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: 法月直人
  • 学会等名: New Perspectives in Spintronic and Mesoscopic Physics (NPSMP2015)
  • 発表場所: 東大物性研
  • 年月日: 2015-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] Rashba スピン軌道トルクの微視的計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] スピン波によるスピントルクの線形応答理論 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 法月直人、小林晃人、河野浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北大学金属材料研究所
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] スピンカイラリティーによる拡散領域での永久電流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 仲澤一輝，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] 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)
  • 著者名/発表者名: 酒井章雄，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] 磁化構造まわりのスピン波の理論 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口皓史，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 2014-09-07
• [学会発表] Spin Chirality Mechanics (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kohno, K. Nakazawa, T. Yamaguchi
  • 学会等名: ICC-IMR / 20th REIMEI International Workshop on "Spin Mechanics 2"
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2014-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Feedback Effects in Dirac and Rashba Ferromagnets (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Kohno, A. Sakai, J. Fujimoto, Y. Kawabata and J. Shibata
  • 学会等名: Workshop on Current-Driven Magnetisation Dynamics
  • 発表場所: Leeds, UK
  • 招待講演
• [学会発表] スピンカイラリティーによる異常Hall 伝導度に対するvertex 補正の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中澤一輝，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] ディラック強磁性体の輸送係数に対するバーテクス補正の効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年次大会
  • 発表場所: 東海大学
• [学会発表] Spin torques and charge transport on the surface of topological insulator - case of skew scattering - (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sakai and H. Kohno
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Metallic Multilayers (MML2013)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Transport properties of Dirac Ferromagnet (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Fujimoto, H. Kohno
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Metallic Multilayers (MML2013)
  • 発表場所: Kyoto
• [学会発表] Feedback effects in Dirac and Rashba ferromagnets (2013)
  • 著者名/発表者名: 河野 浩
  • 学会等名: 基研研究会「固体中におけるディラック電子系物理の新展開」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] ディラック強磁性体の輸送係数 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治, 河野 浩
  • 学会等名: 基研研究会「固体中におけるディラック電子系物理の新展開」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
• [学会発表] スピントルク及びスピン起電力の微小振幅による方法による微視的解析- ラシュバ型スピン軌道相互作用を伴う系-II (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井章雄,，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] ディラック強磁性体におけるギルバート減衰トルク (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] DiracおよびRashba強磁性体におけるGilbert減衰とフィードバック効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川端 優，酒井章雄，藤本純治，柴田絢也，河野 浩
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] Transport properties of Dirac Ferromagnet (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Fujimoto, H. Kohno
  • 学会等名: KITP Conference: Concepts in Spintronics
  • 発表場所: KITP, UCSB, USA
• [学会発表] Feedback Effects in Dirac and Rashba Ferromagnets (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Kohno, A. Sakai, J. Fujimoto, Y. Kawabata and J. Shibata
  • 学会等名: KITP program on Spintronics: Progress in Theory, Materials, and Devices
  • 発表場所: KITP, UCSB, USA
• [学会発表] ディラック強磁性体の輸送係数 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本純治，河野 浩
  • 学会等名: 第3回「固体中のディラック電子」研究会
  • 発表場所: 赤穂
• [備考] スピントロニクスの理論
  • URL: http://www.s.phys.nagoya-u.ac.jp/research/k89b7h
• [備考] 名古屋大学 大学院理学研究科 物性理論研究室
  • URL: http://www.s.phys.nagoya-u.ac.jp/