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Spin current noise of the spin Seebeck effect and spin pumping

スピンゼーベック効果とスピンポンピングにおけるスピン流ノイズ

松尾 衛*; 大沼 悠一; 加藤 岳生*; 前川 禎通

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

常磁性金属と強磁性体の二層系におけるスピンゼーベック効果及びスピンポンピングによって生成された純スピン流の揺らぎを理論的に調べた。スピンの保存と非保存の過程を考慮した強磁性体/金属の単純な界面のモデルから出発し、強磁性体/金属の結合強度について2次の摂動の範囲で、界面におけるスピン流とスピン流ノイズの一般的な式を導出した。また、イットリウム鉄ガーネットと白金の二層系を想定し、スピン流とスピン流ノイズを見積もった。その結果、界面におけるスピン非保存過程によって変調された、マグノンが運ぶ有効スピンを、スピン流ノイズを用いて決定できることを示した。加えて、スピン流ノイズによって、マグノンの有効スピン、スピンポンピングにおいて発生する界面での発熱量、常磁性金属のスピンホール角に関する情報が得られることを示した。

We theoretically investigate the fluctuation of a pure spin current induced by the spin Seebeck effect and spin pumping in a normal metal (NM)/ferromagnet (FM) bilayer system. Starting with a simple FI-NM interface model with both spin-conserving and spin-non-conserving processes, we derive general expressions of the spin current and the spin-current noise at the interface within second-order perturbation of the FI-NM coupling strength, and estimate them for an yttrium iron garnet (YIG) - platinum interface. We show that the spin-current noise can be used to determine the effective spin carried by a magnon modified by the spin-non-conserving process at the interface. In addition, we show that it provides information on the effective spin of a magnon, heating at the interface under spin pumping, and spin Hall angle of the NM.

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パーセンタイル:87.84

分野:Physics, Multidisciplinary

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