Theory of the spin Peltier effect

スピンペルチェ効果の理論

大沼 悠一; 松尾 衛*; 前川 禎通

Onuma, Yuichi; Matsuo, Mamoru*; Maekawa, Sadamichi

常磁性金属と強磁性絶縁体の接合系におけるスピンペルチェ効果の微視的理論を非平衡グリーン関数法に基いて構築した。温度勾配とスピン蓄積によって生成されるスピン流と熱流を、常磁性金属と強磁性絶縁体のスピン帯磁率を用いて定式化した。また、スピン流と熱流がオンサーガーの相反関係を満たすことを確認した。このように導いたスピン流と熱流の式を用いて、常磁性金属から強磁性絶縁体へのスピンを介した熱流注入に伴う、接合界面における発熱量と吸熱量を見積もった。

A microscopic theory of the spin Peltier effect in a bilayer structure comprising a paramagnetic metal (PM) and a ferromagnetic insulator (FI) based on the nonequilibrium Green's function method is presented. Spin current and heat current driven by temperature gradient and spin accumulation are formulated as functions of spin susceptibilities in the PM and the FI, and are summarized by Onsager's reciprocal relations. By using the current formulas, we estimate heat generation and absorption at the interface driven by the heat-current injection mediated by spins from PM into FI.