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Gu, B.; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人; 前川 禎通
Journal of Applied Physics, 109(7), p.070502_1 - 070502_3, 2011/03
表面で発生するスキュー散乱の効果を考えることにより、室温で巨大なスピンホール効果が現れることを理論的に示した。密度汎関数理論と量子モンテカルロ法を組合せ、さまざまな金の中におけるプラチナ不純物によるスピンホール効果を調べた。バルクの金ではスピンホール角は小さいにもかかわらず、金の(111)面において、スピンホール角が0.1よりも大きくなりうること、また金(001)面上では約半分に減少することを示した。この量子モンテカルロによる結果は、プラチナ不純物のスピン軌道相互作用が金の(001)面と(111)面において増大していることを示している。この現象は、プラチナの5dレベルは電荷ゆらぎによってフェルミレベルまで上昇するため、加えてバルクの金や金(001)面上においてはプラチナに対して1つのチャンネルだけであるが、金(111)面上では、2つのチャンネルが存在するために生じることを明らかにした。
Gu, B.; 管井 勇*; Ziman, T.*; Guo, G. Y.*; 永長 直人; 関 剛斎*; 高梨 弘毅; 前川 禎通
Physical Review Letters, 105(21), p.216401_1 - 216401_4, 2010/11
被引用回数：71 パーセンタイル：90.4(Physics, Multidisciplinary)We show, both experimentally and theoretically, a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect due to surface-assisted skew scattering. In the experiment, we report the spin Hall effect in Pt-doped Au films with different thicknesses 
. The giant spin Hall angle 
= 
is obtained for = 10 nm at room temperature, while it is much smaller for = 20 nm sample. Combined 
and quantum Monte Carlo calculations for the skew scattering due to a Pt impurity show 
0.1 on the Au (111) surface, while it is small in bulk Au. The quantum Monte Carlo results show that the spin-orbit interaction of the Pt impurity on the Au (111) surface is enhanced, because the Pt 5
levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuation. In addition, there are two spin-orbit interaction channels on the Au (111) surface, while only one in bulk Au.
Gu, B.; Gan, J.-Y.*; Bulut, N.*; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通
Physical Review Letters, 105(8), p.086401_1 - 086401_4, 2010/08
被引用回数：31 パーセンタイル：79.12(Physics, Multidisciplinary)金に含まれる鉄不純物のスピン軌道相互作用による輸送特性を、多軌道アンダーソン模型に量子モンテカルロ法を用いて研究を行った。そして、初めてスピン軌道相互作用がスピン揺らぎにより強い変更を受けることを明らかにした。この仕組みにより、最近観測された金の中の鉄不純物による巨大なスピンホール効果を説明することができた。一方、この効果は異常ホール効果には現れないものである。加えて、スピン軌道相互作用がクーロン相互作用によっても大きな変更を受けることを示した。これらの結果により、金の中の鉄不純物の軌道角運動量に関するこれまでの矛盾を解決することができた。
Gu, B.; Ziman, T.*; Guo, G.-Y.*; 永長 直人*; 前川 禎通
no journal, ,
We show theoretically a novel route to obtain giant room temperature spin Hall effect (SHE) using surface-assisted skew scattering. By a combined approach of density functional theory and the quantum Monte Carlo (QMC) method, we have studied the SHE due to a Pt impurity in different Au hosts. We show that the spin Hall angle (SHA) could become larger than 0.1 on the Au (111) surface, and decreases by about a half on the Au (001) surface, while it is small in bulk Au. The QMC results show that the spin-orbit interaction (SOI) of the Pt impurity on the Au (001) and Au (111) surfaces is enhanced, because the Pt 5d levels are lifted to the Fermi level due to the valence fluctuations. In addition, there are two SOI channels on the Au (111) surface, while only one for Pt either on the Au (001) surface or in bulk Au.
