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2015 年度 実施状況報告書

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

研究課題/領域番号 25400339
研究機関名古屋大学

研究代表者

河野 浩  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10234709)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード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 / 温度勾配 / 線形応答理論 / 光応答 / 磁気双極子相互作用 / 異常ホール効果
研究実績の概要

1.Rashba型スピン軌道相互作用のある強磁性金属において、温度勾配で誘起される(伝導電子による)スピン軌道トルクを計算した。また、その逆効果である磁化ダイナミクスで誘起される(伝導電子の)熱流を計算した。ともに久保公式への補正が必要になるが、その補正項を同定し物理的意味を論じた。(PDの藤本純治、Utrecht大学の van der Bijl、Duineの各氏との共同研究)
2.温度勾配で誘起されるスピン波スピントルクの理論計算に取り組んだ。温度勾配を久保公式で扱うためのLuttingerの方法は、減衰項を手で入れる現象論的方程式(Landau-Lifshitz-Gilbert方程式)とは相性が悪いことを見出した。そのため、減衰の機構に立ち入った微視的モデルを設定し、その理論解析に着手した。(学生の山口皓史氏との共同研究)
3.バルクRashba系の光応答を、微視的モデル計算により調べた。その際、電場・スピン磁場・軌道磁場に対する、電流・電荷・スピンによる磁化電流の応答をすべて考慮した。強磁性磁化がRashbaと共存する場合も調べ、有効モデルを構築した。(柴田絢也、竹内祥人、多々良源の各氏との共同研究)
4.強磁性金属において、双極子スピン波(磁気双極子相互作用するスピン波)に散乱されることにより、電子の異常ホール効果が生じることを示した。これは、スピン波に対して双極子相互作用が一種のスピン軌道相互作用として働き、その軌道運動がカイラルになることに起因する効果である。(山本慧、佐藤浩司、齋藤英治の各氏との共同研究)

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

学科における雑務(教育委員長)のため、研究および論文執筆に十分な時間を確保できず、当初の研究計画は遅れている。一方で、新たな共同研究(学生および外部)により、当初予想していなかった成果が得られた。

今後の研究の推進方策

科研費の使用期間を1年延長して、以下の点に取り組む。
・伝導電子による熱誘起スピントルクの理論の詳細を詰め、論文にまとめる。
・スピン波による熱誘起スピントルクの理論の詳細を詰め、論文にまとめる。
さらに、Dzyaloshinski-Moriya相互作用のある場合への拡張に着手する。
・双極子スピン波による(電子の)異常ホール効果の計算を、電子とスピン波の結合が強い場合に拡張する。

次年度使用額が生じた理由

学科の職務のため研究の進捗に遅れが生じたため。

次年度使用額の使用計画

成果発表のための旅費。論文執筆のための計算機環境の整備(学生分も含む)。論文投稿料。

  • 研究成果

    (26件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 11件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] ユトレヒト大学(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      ユトレヒト大学
  • [雑誌論文] Theory of Anomalous Optical Properties of Bulk Rashba Conductor2016

    • 著者名/発表者名
      Junya Shibata, Akihito Takeuchi, Hiroshi Kohno, Gen Tatara
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Japan

      巻: 85 ページ: 033701 1-5

    • DOI

      10.7566/JPSJ.85.033701

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Hall effect driven by dipolar spin waves in uniform ferromagnets2015

    • 著者名/発表者名
      Kei Yamamoto, Kojo Sato, Eiji Saitoh, Hiroshi Kohno
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 ページ: 140408(R) 1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.92.140408

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2016-03-22
  • [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 – 2016-03-22
  • [学会発表] Anomalous Hall effect driven by dipolar spin waves in uniform ferromagnets2016

    • 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 – 2016-03-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Hall Effect Induced by Dipolar Magnons2015

    • 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 – 2015-12-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Anomalous Hall effect in magnetic skyrmion lattice2015

    • 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 – 2015-11-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear Response Theory of Spin-wave Spin Torques induced by Temperature Gradient2015

    • 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 – 2015-11-11
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscopic Theory of Thermal Spin-orbit Torques2015

    • 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 – 2015-11-11
    • 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II2015

    • 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 – 2015-09-19
  • [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 – 2015-09-19
  • [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 – 2015-09-19
  • [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 – 2015-09-19
  • [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 – 2015-09-19
  • [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 – 2015-09-19
  • [学会発表] Anomalous Hall effect and persistent current due to spin chirality2015

    • 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 – 2015-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear Response Theory of Spin Torques due to Spin Waves2015

    • 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 – 2015-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Rashba spin-orbit coupling in diamagnetic current induced by nonuniform magnetic field2015

    • 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 – 2015-08-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Anomalous Hall effect and persistent current due to spin chirality2015

    • 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 – 2015-06-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear Response Theory of Spin Torques due to Spin Waves2015

    • 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 – 2015-06-19
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Rashba spin-orbit coupling in diamagnetic current induced by nonuniform magnetic field2015

    • 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 – 2015-06-19
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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