研究課題
本研究では、スピン流による反強磁性体の磁化方向の制御、磁化ダイナミクスの励起、さらには磁化ダイナミクスを利用したスピン起電力の発生及び測定を目指す。反強磁性体とは、原子スケールで局在スピン（磁化）を有するが、隣り合う局在スピンが反対方向を向いて整列しているため、全体として自発磁化を持たない物質である。最近の理論的な研究では、強磁性体と同様に、スピン流と反強磁性体磁化との相互作用（スピントルク効果）により磁化の制御が可能であることが示されており、実験的評価が期待されている。この研究により、スピン流と反強磁性磁化の相互作用の物理の理解を深め、スピントロニクスにおいて反強磁性体が新たな機能材料となりうることを実証する。スピンホール効果を用いた反強磁性体へのスピン注入方法はすでに確立している（平成26年度成果）。さらに、スピントルク強磁性共鳴法を用いて反強磁性体に作用するスピントルク効果を定量的に求める手法も確立した（平成26年度成果）。反強磁性体磁化にスピントルクが作用するということはすでに明らかになっている（平成26年度成果）。本年度では、これらの実験結果・測定手法をさらに応用することで、スピントルク効果により励起された反強磁性体磁化ダイナミクスが伝搬することで、反強磁性体中においてスピン流（角運動量）が伝搬することを見出した。さらに、これらの実験的発見を裏付ける理論を構築した。本年度計画の主軸である反強磁性磁化状態の観測手法の開発も進展した。反強磁性体（FeRh合金）において反強磁性体の磁化方向に対応して異方性磁気抵抗効果が発現することを実験的に見出した。以上の成果により、これまで困難と考えられてきた反強磁性体磁化の制御および検出が可能であることを示した。
1: 当初の計画以上に進展している
スピン流による反強磁性体磁化の制御および、異方性磁気抵抗効果による反強磁性体磁化方向の検出にすでに成功している。すでに本研究の目的をおおむね達成している。これらの制御・検出方法を応用した同様の実験を様々な反強磁性材料系においても適用するすことで、反強磁性磁化とスピン流の相互作用の理解につなげられる。
研究は計画以上に進展しており、さらに反強磁性体中におけるスピン流（角運動量）の伝搬など予想していなかった成果も得た。最終年度においては、すでに確立した反強磁性磁化制御・検出方法を利用し、スピン流と反強磁性磁化の相互作用の物理現象について理解を深め、スピントロニクスにおいて反強磁性体が新たな機能材料となりうることを実証する。
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すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 7件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)
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