Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag

フォノンドラッグによるスピンゼーベック効果の巨大な増幅

安立 裕人; 内田 健一*; 齊藤 英治; 大江 純一郎; 高橋 三郎; 前川 禎通

Adachi, Hiroto; Uchida, Kenichi*; Saito, Eiji; Oe, Junichiro; Takahashi, Saburo; Maekawa, Sadamichi

理論的かつ実験的にスピンゼーベック効果の低温での巨大な増幅現象を議論する。われわれの理論解析は、この現象におけるフォノンの自由度の重要性を明らかとした。すなわち、スピンゼーベック効果は低エネルギースピン励起を引き起こす非平衡フォノンによって強く増幅されるのである。われわれはさらに、大域的なスピン流を伴わないスピンゼーベック効果の観測を理解する鍵が上記のフォノンドラッグのシナリオにあることを指摘し、基盤の情報がスピンゼーベック効果に影響を与えることを予言する。

We investigate both theoretically and experimentally a gigantic enhancement of the spin Seebeck effect in a prototypical magnet LaYFeO at low temperatures. Our theoretical analysis sheds light on the important role of phonons: the spin Seebeck effect is enormously enhanced by nonequilibrium phonons that drag low-lying spin excitations. We further argue that this scenario gives a clue to understand the observation of the spin Seebeck effect that is unaccompanied by a global spin current, and predict that the substrate condition affects the observed signal.