熱駆動スピン波スピン流に対する数値解析

Numerical study on the thermally driven spin-wave spin current

大江 純一郎; 安立 裕人; 高橋 三郎; 前川 禎通

Oe, Junichiro; Adachi, Hiroto; Takahashi, Saburo; Maekawa, Sadamichi

強磁性体中に温度勾配を印加することで、スピン流が生成されることが報告されている。これはスピンゼーベック効果と呼ばれ、新しいスピン流駆動の方法として注目を集めている。この効果は、強磁性金属中のみならず、強磁性絶縁体、強磁性半導体などでも観測され、熱勾配中の磁化の運動に起因する普遍的な現象であることが明らかになってきた。本研究では、このスピンゼーベック効果を解析するために、強磁性体中の磁化の運動に注目した。具体的には磁化の運動を表すLandau-Lifshitz-Gilbert(LLG)方程式を、温度勾配を有する系において数値的に解き、そこからプラチナ電極に入射されるスピン流を議論した。まず、スピン拡散方程式とLLG方程式を組合せることにより、電極と強磁性体の界面を流れるスピン流を解析的に解き、次に数値解析で得られた磁化の運動を用いることで実際に観測される電圧を求めた。講演では計算の詳細や、強磁性半導体のパラメータを用いた計算結果などを紹介する。

Recently, the relation between the heat current and the spin current has much attracted from the view of the spintronics applications. The heat current induces the spin current, the spin Seebeck effect, has been discovered not only inferromagnetic metals but also in ferromagnetic semiconductors and ferromagnetic insulators. In this reports, we investigate the spin Seebeck effect by using the numerical simulation. We focus on the dynamics of the magnetization in the presence of the fluctuating torque which represents finite temperatures. The spin current is driven by the magnetization dynamics and converted to the charge current in a normal metal probe. We use the Landau-Lifshitz-Gilbert equation for calculating the magnetization dynamics and the diffusion equation for the dynamics of the conduction electrons. Our results show good agreement with the experimental results qualitatively.