Theory of the spin Seebeck effect

スピンゼーベック効果の理論

安立 裕人; 内田 健一*; 齊藤 英治; 前川 禎通

Adachi, Hiroto; Uchida, Kenichi*; Saito, Eiji; Maekawa, Sadamichi

スピンゼーベック効果とは強磁性体内の温度勾配によってスピン圧を生成する現象であり、この生成されたスピン圧は強磁性体に接着した非磁性金属内に巨視的な長さスケールのスピン注入を可能にする。スピンホール効果はこのスピン流を横方向の電圧に変換することが可能であるため、よく知られた熱電効果のように熱起電力を生成することが可能である。近年の理論及び実験の進歩はスピンゼーベック効果におけるフォノンとマグノンの重要性を明らかにしてきた。スピンゼーベック効果の理論を解説するとともに、他の熱スピン現象についても簡単な紹介を行う。

The spin Seebeck effect refers to the generation of a spin voltage caused by a temperature gradient in a ferromagnet, which enables the thermal injection of spin currents from the ferromagnet into an attached nonmagnetic metal over a macroscopic scale of several millimeters. The inverse spin Hall effect converts the injected spin current into a transverse charge voltage, thereby producing electromotive force as in the conventional charge Seebeck device. Recent theoretical and experimental efforts have shown that the magnon and phonon degrees of freedom play crucial roles in the spin Seebeck effect. In this paper, we present the theoretical basis for understanding the spin Seebeck effect and briefly discuss other thermal spin effects.