Mechanical generation of spin current by spin-rotation coupling

スピン回転結合による力学的スピン流生成

松尾 衛; 家田 淳一   ; 針井 一哉; 齊藤 英治; 前川 禎通

Matsuo, Mamoru; Ieda, Junichi; Harii, Kazuya; Saito, Eiji; Maekawa, Sadamichi

弾性変形によって誘起される回転とスピンとの相互作用を用いたスピン流生成が可能であることを理論的に示す。この方法は磁場やスピン軌道相互作用を必要としない。非磁性体中で表面音波によって生成されるスピン流を拡張されたスピン拡散方程式によって計算した結果、スピン緩和時間の長い物質でより大きいスピン流が得られることがわかった。

Spin-rotation coupling, which is responsible for angular momentum conversion between the electron spin and rotational deformations of elastic media, is exploited for generating spin current. This method requires neither magnetic moments nor spin-orbit interaction. The spin current generated in nonmagnets is calculated in the presence of surface acoustic waves. We solve the spin diffusion equation, extended to include spin-rotation coupling, and find that larger spin currents can be obtained in materials with longer spin lifetimes. Spin accumulation induced on the surface is predicted to be detectable by time-resolved Kerr spectroscopy.