スピン偏極陽電子ビームを用いたスピンホール効果の観測

Observation of spin-Hall effects using spin-polarized positron beam

深谷 有喜   ; 前川 雅樹; 望月 出海; 関 剛斎*; 高梨 弘毅*; 吉野 達郎*; 齊藤 英治; 河裾 厚男

Fukaya, Yuki; Maekawa, Masaki; Mochizuki, Izumi; Seki, Takeshi*; Takanashi, Koki*; Yoshino, Tatsuro*; Saito, Eiji; Kawasuso, Atsuo

最近、非磁性体においても電流によりスピン流が発現するスピンホール効果が注目を集めている。これまで、さまざまな手法を用いてスピンホール効果の検出がなされているが、多くの手法は、通電状態で偏極電子を直接検出するものではない。本研究では、スピン偏極陽電子消滅実験によりスピンホール効果の直接検出を試みた。用いた試料は、酸化物基板上に成膜したPt薄膜(膜厚:50nm)である。Na又はGe-Gaを陽電子線源として形成したスピン偏極陽電子ビームを通電したPt試料表面に打ち込み、消滅線のエネルギースペクトルを計測した。陽電子スピンは試料面内に偏極しており、通電方向を変えることで、陽電子と電子のスピンを平行,反平行に変えた。試料への通電方向を一回ごとに反転させながらエネルギースペクトルを測定したところ、3光子消滅強度が通電方向により明瞭に変化することがわかった。さらに、その増減の振幅が電流密度に依存することもわかった。以上の結果は、通電方向を反転させたことで、表面ポジトロニウムを形成している陽電子と電子のスピンの向き(平行・反平行)の割合が変化するためとして説明される。講演では、陽電子の打ち込みエネルギー依存性についても報告する。

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