Spinmotive force due to motion of magnetic bubble arrays driven by magnetic field gradient

磁場勾配により駆動された磁気バブル配列の運動によるスピン起電力

山根 結太*; Hemmatiyan, S.*; 家田 淳一   ; 前川 禎通; Sinova, J.*

Yamane, Yuta*; Hemmatiyan, S.*; Ieda, Junichi; Maekawa, Sadamichi; Sinova, J.*

局在磁化と電動電子の相互作用は、磁性材料における多彩な現象の源となっている。最近、磁化の時間的・空間的変化がスピン流とそれに伴う電圧を生成することが示された。この、スピン起電力と名付けられた効果は、次期構造の運動とその性質を探索する上で強力な方法であると同時に、起電力生成の新機構を与えるものである。本論文では、磁場勾配のもとにおかれた磁気バブル配列の系が電圧を生成することを理論的に明らかにする。発生する電圧の理論式を導出することで、電流駆動磁化ダイナミクスにおける非断熱性を記述する現象論的パラメータの値を直接測定する手段を与える。このスピン起電力によって、磁場勾配を利用した新しいタイプのスピントロニクス素子開発への扉が開かれる。

Interaction between local magnetization and conduction electrons is responsible for a variety of phenomena in magnetic materials. It has been recently shown that spin current and associated electric voltage can be induced by magnetization that depends on both time and space. This effect, called spinmotive force, provides for a powerful tool for exploring the dynamics and the nature of magnetic textures, as well as a new source for electromotive force. Here we theoretically demonstrate the generation of electric voltages in magnetic bubble array systems subjected to a magnetic field gradient. It is shown by deriving expressions for the electric voltages that the present system offers a direct measure of phenomenological parameter that describes non-adiabaticity in the current induced magnetization dynamics. This spinmotive force opens a door for new types of spintronic devices that exploit the field-gradient.