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論文

Theory of spin Hall magnetoresistance (SMR) and related phenomena

Chen, Y.-T.*; 高橋 三郎*; 中山 裕康*; Althammer, M.*; Goennenwein, S. T. B.*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*

Journal of Physics; Condensed Matter, 28(10), p.103004_1 - 103004_15, 2016/03

 被引用回数:57 パーセンタイル:63.7(Physics, Condensed Matter)

スピンホール効果によってスピン流が発生する金属と磁性絶縁体との二重層におけるいわゆるスピンホール磁気抵抗(SMR)を概観する。関連する角運動量が強磁性層に伝達され、それにより電気抵抗が印加電流と磁化方向との間の角度によって変調される。SMRは、絶縁体の磁化方向とスピン伝達トルクを非侵入的に測定するための便利なツールを提供する。SMR、すなわちスピン拡散理論および量子力学的境界条件を計算するための最小の理論的手段を紹介する。これは、実験に適合させることができる少数のパラメータを導出する。理論の限界と、強磁性近接効果やRashbaスピン軌道トルクなどの代替メカニズムについて議論し、新しい展開を指摘する。

論文

Origin of the spin Seebeck effect in compensated ferrimagnets

Gepr$"a$gs, S.*; Kehlberger, A.*; Coletta, F.*; Qiu, Z.*; Guo, E.-J.*; Schulz, T.*; Mix, C.*; Meyer, S.*; Kamra, A.*; Althammer, M.*; et al.

Nature Communications (Internet), 7, p.10452_1 - 10452_6, 2016/02

 被引用回数:100 パーセンタイル:97.17(Multidisciplinary Sciences)

Magnons are the elementary excitations of a magnetically ordered system. Here, we show that the spin Seebeck effect is sensitive to the complexities of the magnon spectrum. The spin Seebeck effect is caused by a thermally excited spin dynamics that is converted to a voltage by the inverse spin Hall effect at the interface to a heavy metal contact. By investigating the temperature dependence of the spin Seebeck effect in the ferrimagnet gadlinium iron garnet, with a magnetic compensation point near room temperature, we demonstrate that high-energy exchange magnons play a key role in the spin Seebeck effect.

論文

Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet platinum bilayers

Schreier, M.*; Bauer, G. E. W.*; Vasyuchka, V.*; Flipse, J.*; 内田 健一*; Lotze, J.*; Lauer, V.*; Chumak, A.*; Serga, A.*; 大門 俊介*; et al.

Journal of Physics D; Applied Physics, 48(2), p.025001_1 - 025001_5, 2015/01

 被引用回数:47 パーセンタイル:89.51(Physics, Applied)

We carried out a concerted effort to determine the absolute sign of the inverse spin Hall effect voltage generated by spin currents injected into a normal metal. We focus on yttrium iron garnet (YIG)|platinum bilayers at room temperature, generating spin currents by microwaves and temperature gradients. We find consistent results for different samples and measurement setups that agree with theory. We suggest a right-hand-rule to define a positive spin Hall angle corresponding to the voltage expected for the simple case of scattering of free electrons from repulsive Coulomb charges.

論文

Quantitative study of the spin Hall magnetoresistance in ferromagnetic insulator/normal metal hybrids

Althammer, M.*; Meyer, S.*; 中山 裕康*; Schreier, M.*; Altmannshofer, S.*; Weiler, M.*; Huebl, H.*; Gepr$"a$gs, S.*; Opel, M.*; Gross, R.*; et al.

Physical Review B, 87(22), p.224401_1 - 224401_15, 2013/06

 被引用回数:330 パーセンタイル:99.39(Materials Science, Multidisciplinary)

強磁性絶縁体/Ptと強磁性絶縁体/常磁性金属/Pt複合素子において、スピンHall磁気抵抗効果の定量測定を行った。強磁性絶縁体にはイットリウム鉄ガーネット,ニッケルフェライト,マグネタイトを用い、常磁性中間層には銅、金を用いた。以上により、薄い中間層にかかわらず、Pt層のスピンHall効果と逆スピンHall効果の複合によって強磁性層の磁化方向に依存した磁気抵抗効果が生じるというスピンHall磁気抵抗効果の理論の正当性が実験的に確認された。スピンHall磁気抵抗効果の理論を援用することで、4$$times10^{14}Omega^{-1}$$m$$^{-2}$$のスピンミキシングコンダクタンスを持つサンプルに対して、PtのスピンHall角とスピン拡散長がそれぞれ、$$0.11pm0.08, 1.5pm0.5$$nmと得られた。

論文

Theory of spin Hall magnetoresistance

Chen, Y.-T.*; 高橋 三郎*; 中山 裕康*; Althammer, M.*; Goennenwein, S. T. B.*; 齊藤 英治; Bauer, G. E. W.*

Physical Review B, 87(14), p.144411_1 - 144411_9, 2013/04

 被引用回数:468 パーセンタイル:99.66(Materials Science, Multidisciplinary)

Ptを代表とするスピン軌道相互作用を持つ常磁性層と、イットリウム鉄ガーネットのような強磁性絶縁体からなる複合膜におけるスピンHall磁気抵抗効果についての理論を提案した。スピンHall磁気抵抗効果はスピンHall効果と逆スピンHall効果によって起きる非平衡な界面磁化に起因している。強磁性/常磁性2層膜および強磁性/常磁性/強磁性3層膜におけるスピンHall磁気抵抗効果を計算し、2層膜の計算がスピンHall磁気抵抗効果の実験結果を説明できること、3層膜では磁化が平行配置になることでスピンHall磁気抵抗効果の強度が増強されることが分かった。特に、3層膜におけるスピンHall磁気抵抗効果とスピン移行トルクが磁化配置によって制御可能であることが示された。

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