2015 Fiscal Year Annual Research Report
磁性絶縁体/金属ナノ構造におけるスピンホール磁気抵抗効果の理論的研究
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25400337
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
高橋 三郎 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (60171485)
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Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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Keywords | スピンホール磁気抵抗効果 / スピン流 / スピンホール効果 / スピン依存ホール効果 / 強磁性絶縁体 / 強磁性金属 / ナノ構造2層膜 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、強磁性絶縁体を用いたナノ構造複合膜において、非平衡スピン流とスピンホール効果に起因した新規な磁気抵抗効果を提案し、そのスピン伝導理論を構築した。この磁気抵抗効果は国内外で実験的に検証され、「スピンホール磁気抵抗効果」と呼ばれている。最終年度は、強磁性金属を用いたナノ構造複合膜への拡張を行った。 強磁性金属とスピン軌道相互作用の強い金属からなるナノ構造2層膜において、大きなスピンホール磁気抵抗効果が起こることを理論的に明らかにした。電気を通す強磁性金属を用いると、スピンホール効果によって非磁性金属層に生じたスピン流は、強磁性金属の磁化の向きに依存して、横偏極成分のみならず縦偏極成分のスピン流が強磁性金属に吸収される。また、強磁性金属層に電流が流れることにより、強磁性金属にスピン依存ホール効果が生じて磁化の向きに依存した縦偏極成分のスピン流が生成され、強磁性金属層にもスピンホール磁気抵抗効果が生じる。このため、強磁性金属を用いた金属系2層膜のスピンホール磁気抵抗効果は、強磁性絶縁体を用いた絶縁体系2層膜と比べて異なった振舞いを示す。最終年度では、強磁性金属層のスピン依存ホール効果及び縦の界面スピン流の影響を解明し、金属系の2層膜で発現するスピンホール磁気抵抗の磁化の角度依存性や膜厚依存性を解析する理論を構築した。これにより、非磁性金属層のスピンホール角、強磁性金属層のスピン依存ホール角、スピン分極率を見積もることが可能になった。実験グループとの共同研究により、コバルト鉄ボロン(CoFeB)強磁性金属とタングステン(W)金属を用いた2層膜において、絶縁体系2層膜に比べて10倍ほど大きなスピンホール磁気抵抗効果が発現することを実験的に観測することに成功した。
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[Journal Article] Current-induced spin torque resonance of a magnetic insulator2015
Author(s)
M. Schreier, T. Chiba, A. Niedermayr, J. Lotze, M. Lammel, H. Huebl, S. Geprags, S. Takahashi, G. E. W. Bauer, R. Gross, and S. T. B. Goennenwein
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 92
Pages: 144411(1-6)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Fluid motion induced by spin injection2015
Author(s)
S. Takahashi
Organizer
International Workshop on Flow Dynamics and Spintronics
Place of Presentation
KTH Royal Institute of Technology (Sockholm, Sweden)
Year and Date
2015-11-12 – 2015-11-13
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] スピン流が人工反強磁性体に及ぼす影響の研究2015
Author(s)
田中健勝, 森山貴広, 永田真己, 水野隼翔, 関剛斎, 高梨弘毅, 千葉貴裕, 高橋三郎, Gerrit E. W. Bauer, 小野輝男
Organizer
第39回 日本磁気学会学術講演会
Place of Presentation
名古屋大学(愛知県名古屋市千種区不老町)
Year and Date
2015-09-08 – 2015-09-11
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