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2007 年度 実績報告書

光・電子スピン結合の理論

計画研究

研究領域スピン流の創出と制御
研究課題/領域番号 19048015
研究機関東京大学

研究代表者

永長 直人  東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (60164406)

研究分担者 村上 修一  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (30282685)
キーワードベリー位相 / スキュー散乱 / 近藤効果 / 励起子 / 偏光 / スピン軌道相互作用 / 交換相互作用 / ホール効果
研究概要

金属におけるスピンホール効果の理論を発展させ、Ptにおける内因性機構の大きさを第一原理計算から評価し、実験とほぼ一致する結果を得た。また、その電子状態を詳細に検討しX点およびL点近傍の縮退構造が共鳴的にスピンホール伝導率に寄与していることを見出した。一方、金で最近見出されている異常に大きなスピンホール効果を、スキュー散乱による外因性機構で解析する試みを行った。不純物を記述するアンダーソン模型が満たすべき条件を絞り込み、単なる仮想束縛状態の形成だけではなく、近藤ピークの出現が必要であることを明らかにした。不純物周りの電子状態計算を行い、金の中の鉄不純物がその候補となることを見出した。これらは金属系のスピンホール効果の設計学理を建設する上で基本となる仕事である。
光とスピン流の関連では、励起子のスピンホール効果の理論を発展させた。アルカリハライドや亜酸化銅の励起子状態をスピン軌道相互作用と交換相互作用の両者を取り入れて解析することで、その縮退構造を重心の運動量空間で見出し、その近傍での非可換ベリーゲージ場を計算した。トラップによる加速の下でこのゲージ場により生じる異常速度を評価し、その結果生じる波束の重心の横ずれの量を見出した。これは約100nmのオーダーになり、しかもルミネッセンス光の偏光によって逆方向にずれるという性質を持つことから、観測可能である。このような、幾何学的な原因で誘起される速度の実時間・実空間観測は極めて意義深いものであると考えられる。また、同時に結晶歪みを交流で加えることでやはり励起子の横ずれが同じ周波数で生じることも見出した。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Spin Currents in Semiconductors, Metals, and Insulators2008

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan 77

      ページ: 031010-1-031010-9

    • 査読あり
  • [学会発表] Role of spin current in multiferroic behaviors2008

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      APS March Meeting 2008
    • 発表場所
      New Orleans, U.S.A
    • 年月日
      20080310-14
  • [学会発表] Spin Hall effect in metals2008

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      Spin Currents 2008 ATI International Workshop, CREST International Workshop
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20080218-19
  • [学会発表] New Aspects of Helimagnets2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      Hong-Kong Forum of Physics 2007 Froutiers in condensed matter
    • 発表場所
      Hong-Kong, China
    • 年月日
      20071214-16
  • [学会発表] Theory of spiral magnetism and multiferroicity2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      2007 MRS Fall Meeting, Symposium K Ferroelectrics, Multiferroics, and Magnetoelectrics
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      20071128-1201
  • [学会発表] Dielectric and ferroelectric properties of magnets: Role of spin current2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      Yukawa International Seminar 2007 (YKIS2007) Interaction and Nanostrictural Effects in Low-Dimensional Systems
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 年月日
      20071121-23
  • [学会発表] Role of quantum phonon in high temperature superconductors2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      Lattice Effect in High Temperature Superconductors (LEHTSC2007)
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      20071031-1103
  • [学会発表] Physics of non-collinear magnetic structure2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      COE21 International Symposium on "Strongly Correlated Applied Physics"
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20070927-29
  • [学会発表] Multiferroic phenomena in spiral magnets2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      KITP Workshop on Moments and Multiplet in Mott Materials
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 年月日
      20070910-14
  • [学会発表] Berry Phase Phenomena in Condensed Matter Physics2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      Spectroscopies in Novel Superconductors (SNS2007)
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      20070820-24
  • [学会発表] Spintronics without Time-Reversal Symmetry Breaking2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      2007 CERC International Symposium, Highlights and Perpectives of Correlated Electron Systrems-From Physics to Applications-
    • 発表場所
      Tokyo, Japan
    • 年月日
      20070522-25
  • [学会発表] Dielectric and ferroelectric properties of magnets-Role of spin cnrrent and spin chiralities-2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      The 6-th Asian-Pacific Workshop on Froutiers of Condensed Matter Science and Symposium of 20-years Anniversary of Discovery of YBCO
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      20070413-16
  • [学会発表] Theory of Novel Phenomena at Interface of Strongly Correlated Electronic Systems2007

    • 著者名/発表者名
      Naoto Nagaosa
    • 学会等名
      2007 MRS Spring Meeting, Symposium Functional Interfaces in Oxides
    • 発表場所
      San Francisco, U.S.A
    • 年月日
      20070409-13

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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