強磁性絶縁体を用いた磁性ナノ構造におけるスピン依存伝導の理論的研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22540346
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 高橋 三郎 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60171485)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: スピントロニクス / 強磁性絶縁体 / スピン流 / スピン蓄積 / スピンホール効果 / スピンゼーベック効果 / スピン依存伝導

研究概要

スピントロニクス・デバイスにおける新しいスピン源やスピン流として強磁性絶縁体のマグノン(スピン波)やマグノン流を利用した新機能スピントロニクス・デバイスを提案し、磁性絶縁体を用いた磁性ナノ構造におけるスピン伝導の物理を解明した。電気的に絶縁体であるイットリウム鉄ガーネット(Y5Fe2O12:YIG)などの強磁性絶縁体を用いることにより、スピンゼーベック効果などの新奇なスピン伝導現象を開拓し、エネルギー損失の小さいスピントロニクス・デバイスの開発指針を与えた。

研究成果

• [雑誌論文] Spin torque transistor revisited (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Chiba, G. E. W. Bauer, and S. Takahashi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 ページ: 192412 (1-5)
  • DOI: DOI:10.1063/1.4806982
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theory of spin Hall magnetoresistance (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.-T. Chen, S. Takahashi, H. Nakayama, M. Althammer, S. T. B. Goennenwein, E. Saitoh, and G. E. W. Bauer
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 ページ: 144411 (1-9)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.87.144411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Hall effect in superconductors (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi and S. Maekawa
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 010110 (1-7)
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.010110
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrically tunable spin injector free from the impedance mismatch problem (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, S. Takahashi, J. Ieda, H. Kurebayashi, T. Trypiniotis, C. H. W. Barnes, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 655-659
  • DOI: DOI:10.1038/nmat3052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant enhancement of spin accumulation and long-distance spin manipulation in metallic lateral spin valves (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukuma, L. Wang, H. Idzuchi, S. Takahashi, S. Maekawa, and Y. Otani
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 527-531
  • DOI: DOI:10.1038/nmat3046
  • 査読あり
• [雑誌論文] Composite excitation of Josephson phase and spin wave in Josephson junction with ferromagnetic insulator (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Hikino, M. Mori, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 80 ページ: 074707 (1-8)
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.80.074707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin transfer torque in MTJs with synthetic ferrimagnetic layers by the Keldysh approach (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimura, T. Hamada, H. Imamura, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 07C906 (1-3)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3549437
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inverse spin-Hall effect induced by spin pumping in metallic systems (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Ando, S. Takahashi, J. Ieda, Y. Kajiwara, H. Nakayama, T. Yoshino, K. Harii, Y. Fujikawa, M. Matsuo, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 1591(1-11)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3587173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of spin-wave spin current in a magnetic insulator (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kajiwara, S. Takahashi, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: 47 ページ: 1591(1-4)
  • DOI: DOI:10.1109/TMAG.2011.2118747
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear-response theory of spin Seebeck effect in ferromagnetic insulator (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 094410 (1-6)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.094410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study on the spin Seebeck effect (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Ohe, H. Adachi, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 83 ページ: 115118 (1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.83.115118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Seebeck insulator (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, J. Xiao, H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, J. Ieda, T. Ota, Y. Kajiwara, H. Umezawa, H. Kawai, G. E. W. Bauer, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 9 ページ: 894-897
  • DOI: DOI:10.1038/NMAT2856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, K. Uchida, E. Saitoh, J. Ohe, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 252506 (1-3)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3529944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of interlayer coupling of synthetic ferrimagnetic free layer on current induced magnetization switching in MTJs (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Sugano, M. Ichimura, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: IEEE Trans. Magn 巻: 46 ページ: 2136-2139
  • DOI: DOI:10.1109/TMAG.2010.2042149
  • 査読あり
• [学会発表] スピントルクトランジスタ (2013)
  • 著者名/発表者名: 千葉貴裕,G.E.W.Bauer,高橋三郎
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] スピン Hall 効果を介した磁気抵抗効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中山裕康,M. Althammer,Y.-T. Chen,内田健一,梶原瑛祐,菊池大介,大谷隆史,S. Gepraegs,M. Opel,高橋三郎,R. Gross,G. E. W. Bauer, S. Goennenwein,齊藤英治
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] スピン起電力による非局所スピンバルブ構造におけるスピン流変調 (2013)
  • 著者名/発表者名: 市村雅彦,家田淳一,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 純スピン流の拡散速度に対するスピン吸収の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井土宏、福間康裕、高橋三郎、前川禎通、大谷義近
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] スピンポンピングの歳差位相差依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋三郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-25
• [学会発表] Mechanical motion of fluid by spin injection (招待講演) (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi
  • 学会等名: 8th International Workshop on Spin Mechanics
  • 発表場所: 東海
  • 年月日: 2013-02-25
• [学会発表] Spin torque transistor revisited (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Chiba, G. E. W. Bauer, and S. Takahashi
  • 学会等名: The 3rd CSIS Inter national Symposium on Spintronics-based VLSIs and The 11th RIEC International Workshop on Spintronics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2013-01-31
• [学会発表] Non-equilibrium proximity-induced anisotropic magnetoresistance (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.-T. Chen, S. Takahashi, H. Nakayama, S. Goennenwein, E. Saitoh, and G.E.W. Bauer
  • 学会等名: 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: シカゴ, 米国
  • 年月日: 2013-01-17
• [学会発表] Emergence of non-equilibrium magnetization through transfer of spin motive force (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Sugano, M. Ichimura, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 学会等名: 12th Joint MMM/Intermag Conference
  • 発表場所: シカゴ, 米国
  • 年月日: 2013-01-15
• [学会発表] 強磁性絶縁体/金属接合におけるスピンホール磁 気抵抗効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋三郎 , Y.-T. Chen,G.E.W. Bauer
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 磁壁移動によるスピン起電力を用いた非磁性体中でのスピン流生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅野量子,市村雅彦,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] スピン起電力を用いた非局所スピンバルブ構造におけるスピン流増幅 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市村雅彦,菅野量子,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 松山大学
  • 年月日: 2012-09-13
• [学会発表] Spin injection into magnetic insulator using spin Hall effect(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi
  • 学会等名: Spin Caloritronics 2012
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-06-05
• [学会発表] 非磁性ナノ粒子におけるスピン緩和の理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高橋三郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] 磁性ナノ構造におけるスピン蓄積とスピン歳差 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋三郎
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 磁化ダイナミクスを用いた半導体へのスピン注入(理論) (2011)
  • 著者名/発表者名: 家田淳一,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] 積層フェリ磁性層をもつMTJにおける面内/面直STOの同期モード (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野量子,市村雅彦,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Spin Seebeck effect in magnetic insulator: A phenomenological approach (招待講演) (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi
  • 学会等名: Spin Caloritronics 2011
  • 発表場所: ライデン, オランダ
  • 年月日: 2011-05-10
• [学会発表] Current-induced steady precessional modes and magnetization switching in MTJs with synthetic ferrimagnetic free layer (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Sugano, M. Ichimura, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 学会等名: International Conference of AUMS
  • 発表場所: 済州 島, 韓国
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] Bias dependence of spin-transfer torque in MTJs with synthetic ferrimagnetic layers (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Ichimura, T. Hamada, H. Imamura, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 学会等名: International Conference of AUMS
  • 発表場所: 済州島, 韓国
  • 年月日: 2010-12-06
• [学会発表] 磁性絶縁体におけるスピンゼー ベック効果の現象論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋三郎 ,大江純一郎,安立裕人,家田淳 一,前川禎通
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 局所スピン注入による磁性薄膜中のスピン 波励起 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大江純一郎,安立裕人, 高橋三郎 ,前川禎 通
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大 阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] 集団励起を介する熱スピン流の理論解析II (2010)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人,高橋三郎,前川禎通
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-24
• [図書] Spin Current (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa and S. Takahashi
  • 総ページ数: 194-208
  • 出版者: OxfordUniversity Press
• [図書] Handbook of Spin Transport and Magnetism (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Takahashi and S. Maekawa
  • 総ページ数: 619-635
  • 出版者: CRC Press