研究課題
今年度は、強いスピン軌道相互作用を示すPt及びPdに注目し、軽元素を用いたバルクスピン流変換の制御を目指した。バルクスピン軌道相互作用に起因するスピンホール効果は、古くから膨大な実験データが構築されてきた強磁性体中の異常ホール効果と共通のメカニズムを背景とする。異常ホール効果に関しては、電気伝導度に対する異常ホール伝導度の物質に依らないスケーリング則が明らかとなっており、これはスピン依存伝導現象の本質的理解に大きく貢献してきた。本研究では、酸素及び窒素を用いて電気伝導度を制御した系における電流誘起トルクの測定から、スピンホール伝導度が電気伝導度に対して異常ホール伝導度と同様スケーリング則に従うことを明らかにした。具体的には、酸化レベルを制御したPdを用いることで、電気伝導度が高い領域では酸化により電気伝導度を低下させてもスピンホール伝導度はほとんど変化しないのに対し、酸化レベルの制御によりさらに電気伝導度を低下させることで、スピンホール伝導度が急激に減少することを見出した。この結果は、バンド構造に起因する内因性スピンホール効果が支配的となるmoderately dirty領域から、電子散乱によりバンド間遷移が抑制されるdirty metal領域への遷移から期待される振る舞いと一致する。また、窒素を混入させることで格子定数を制御したPtにおいても、スピンホール伝導度が同様のスケーリングを示すことを明らかにした。これは、バンド構造に起因する内因性スピンホール効果が数パーセント程度の格子定数の変化に対してロバストであることを示すものである。
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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