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論文

Experimental investigation of spin Hall effect in indium tin oxide thin film

Qiu, Z.*; 安 東秀*; 内田 健一*; Hou, D.*; 塩見 雄毅*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(18), p.182404_1 - 182404_3, 2013/10

 被引用回数:15 パーセンタイル:59.37(Physics, Applied)

The inverse spin Hall effect (ISHE) induced by spin pumping in indium tin oxide (ITO) films has been investigated quantitatively. We measured ferromagnetic resonance and electromotive force spectra with changing the ITO thickness in ITO/permalloy bilayer films. The intensity of the observed electromotive force changes systematically with the ITO film thickness, which is consistent with the prediction of ISHE. By using an equivalent circuit model, the spin Hall angle and diffusion length of the ITO film are estimated.

論文

Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface

Qiu, Z.*; 安藤 和也*; 内田 健一*; 梶原 瑛祐*; 高橋 遼*; 中山 裕康*; 安 東秀*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(9), p.092404_1 - 092404_4, 2013/08

 被引用回数:97 パーセンタイル:95.88(Physics, Applied)

白金(Pt)/イットリウム鉄ガーネット(YIG)界面を高い精度で制御することに成功し、そのPt/YIG界面におけるスピンミキシングコンダクタンスを研究した。高い結晶性をもつ明瞭な界面が、ミキシングコンダクタンスの最大値を得るためには重要な要素であることを実験的に示した。そのスピンミキシングコンダクタンスはよく制御されたPt/YIG界面において、理論的予想最大値と近い、1.3$$times$$10$$^{18}$$m$$^{-2}$$という値が得られた。

論文

Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$

梶原 瑛祐*; 内田 健一*; 菊池 大介*; 安 東秀*; 藤川 安仁*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(5), p.052404_1 - 052404_4, 2013/07

 被引用回数:6 パーセンタイル:30.5(Physics, Applied)

Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜面内の温度勾配中における熱流によるスピン緩和の変調について調べた。温度勾配の方向によってY$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜の強磁性共鳴の線幅、つまりスピン緩和、は増減すること、また、この変調はY$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$薄膜中の熱的に誘起された横スピン波によって生じるスピン移行トルクを原因とすることを明らかにした。それらの実験結果は、Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$に蒸着されたPt薄膜中におけるスピンポンプによって生じるスピン流の大きさはGilbert緩和定数の二乗に反比例し、現象論的なスピンポンプ模型と矛盾しないことを示している。

論文

Thermal imaging of standing spin waves

安 東秀*; 山口 和也*; 内田 健一*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 103(5), p.052410_1 - 052410_3, 2013/07

 被引用回数:5 パーセンタイル:25.97(Physics, Applied)

A simple method for the spatial imaging of standing spin-wave modes is demonstrated. We observed instantaneous temperature-rise images on a polycrystalline ferrimagnetic insulator Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ slab using an infrared camera immediately after exciting magnetostatic standing spin-wave modes. Wefound that a wavy temperature distribution appears before the temperature distribution on the sample is smoothed by heat conduction. The distribution is consistent with the result of a calculation based on the Landau-Lifshitz-Gilbert equation using the effective demagnetization coefficient of the slab. This result proves that the method can image the spatially distributed patterns of standing spin waves.

論文

Unidirectional spin-wave heat conveyer

安 東秀*; Vasyuchka, V. I.*; 内田 健一*; Chumak, A. V.*; 山口 和也*; 針井 一哉; 大江 純一郎*; Jungfleisch, M. B.*; 梶原 瑛祐*; 安立 裕人; et al.

Nature Materials, 12(6), p.549 - 553, 2013/06

 被引用回数:102 パーセンタイル:96.17(Chemistry, Physical)

In this paper, we show a magnetically controllable heat flow caused by a spin-wave current. The direction of the flow can be switched by applying a magnetic field. When microwave energy is applied to a region of ferrimagnetic Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$, an end of the magnet far from this region is found to be heated in a controlled manner and a negative temperature gradient towards it is formed. This is due to unidirectional energy transfer by the excitation of spin-wave modes without time-reversal symmetry and to the conversion of spin waves into heat. The magnetically controlled remote heating we observe is directly applicable to the fabrication of a heat-flow controller.

論文

Heat-induced damping modification in yttrium iron garnet/platinum hetero-structures

Jungfleisch, M. B.*; 安 東秀*; 安藤 和也*; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; Vasyuchka, V. I.*; Chumak, A. V.*; Serga, A. A.*; 齊藤 英治; Hillebrands, B.*

Applied Physics Letters, 102(6), p.062417_1 - 062417_4, 2013/02

 被引用回数:45 パーセンタイル:88(Physics, Applied)

We experimentally demonstrate the manipulation of magnetization relaxation utilizing a temperature difference across the thickness of an yttrium iron garnet/platinum hetero-structure: the damping is either increased or decreased depending on the sign of the temperature gradient. This effect might be explained by a thermally induced spin torque on the magnetization precession. The heat-induced variation of the damping is detected by microwave techniques as well as by a DC voltage caused by spin pumping into the adjacent Pt layer and the subsequent conversion into a charge current by the inverse spin Hall effect.

論文

Spin pumping by nonreciprocal spin waves under local excitation

井口 亮*; 安藤 和也*; Qiu, Z.*; 安 東秀*; 齊藤 英治; 佐藤 徹哉*

Applied Physics Letters, 102(2), p.022406_1 - 022406_3, 2013/01

 被引用回数:12 パーセンタイル:51.84(Physics, Applied)

YIG/Pt系で非可逆磁気表面波(MSSW)を用いた局所励起によるスピンポンプの空間分布を逆スピンホール効果を用いて測定した。このMSSWによるスピンポンプの局所強度は中心がバイアス磁場の逆数に従って導波管中心から$$pm$$1mmのずれを生じる。このことはMSSWの非可逆的な伝搬がマクロスコピックな領域に渡って起こっていることを示している。スピンポンプと逆スピンホール効果の組み合わせは磁性絶縁体中の局所的なスピンダイナミクスを電気的に調べることを可能とする。

論文

Interface induced inverse spin Hall effect in bismuth/permalloy bilayer

Hou, D.*; Qiu, Z.*; 針井 一哉; 梶原 瑛祐*; 内田 健一*; 藤川 安仁*; 中山 裕康*; 吉野 達郎*; 安 東秀*; 安藤 和也*; et al.

Applied Physics Letters, 101(4), p.042403_1 - 042403_4, 2012/07

 被引用回数:60 パーセンタイル:91.48(Physics, Applied)

ビスマス/パーマロイ二層膜における逆スピンホール効果をスピンポンピングを用いて室温下で測定した。その結果、強磁性共鳴の吸収線幅からビスマスが良いスピン吸収材であることわかった。また、二層膜の逆スピンホール電圧と抵抗値の測定により、ビスマス膜厚の増大とともに逆スピンホール電流が減少することを見いだした。これは白金/パーマロイのような従来の二層膜における逆スピンホール効果の理解とは異なるものである。ビスマス/パーマロイ界面のスピン伝導の変調を考慮することで、この逆スピンホール電流の膜厚依存性を定量的に説明できるモデルを構築した。

論文

Acoustic spin pumping; Direct generation of spin currents from sound waves in Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ hybrid structures

内田 健一*; 安立 裕人; 安 東秀*; 中山 裕康*; 戸田 雅也*; Hillebrands, B.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Journal of Applied Physics, 111(5), p.053903_1 - 053903_8, 2012/03

 被引用回数:22 パーセンタイル:70.04(Physics, Applied)

現在のエレクトロニクスは電子に付随する「電荷」の情報を用いる技術に基づいているが、電子に付随するもう一つの情報である「スピン(磁気)」を利用する技術が開発されれば、電気・磁気デバイスの高性能化と省エネルギー化が実現できると考えられている。このような研究分野はスピントロニクスと呼ばれ世界中で盛んに研究が進められているが、ここでの中心的課題は、素子にスピン(磁気)の流れをいかに作り出すかという点である。今回われわれは、一見するとスピン(磁気)を運ばない音波を用いてスピン流を作り出せることを発見した。圧電素子を白金とイットリウム鉄ガーネットという磁性絶縁体の複合体に取り付け、逆スピンホール効果と呼ばれる方法を用いて、白金の中に注入されるスピン流の信号を観測した。われわれの線型応答理論に基づくモデル計算は、検出される信号を定性的にも定量的にも説明可能であり、われわれは身近にありふれた「音波」からスピン流を生成する方法を明らかにしたと言える。

論文

Surface-acoustic-wave-driven spin pumping in Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$/Pt hybrid structure

内田 健一*; 安 東秀*; 梶原 瑛祐*; 戸田 雅也*; 齊藤 英治

Applied Physics Letters, 99(21), p.212501_1 - 212501_3, 2011/11

 被引用回数:41 パーセンタイル:84.26(Physics, Applied)

表面音波(a surface acoustic wave SAW)によるスピン流生成をY$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$(YIG)/Ptハイブリッド構造体で観測した。YIGとPtの界面でYIG相で発生した表面音波がPt相にスピン流を発生させていることを、Pt相の逆スピンホール効果で見いだした。ピエゾ振動子を貼り付けたYIG/Pt構造体では、YIG内の表面音波によるスピン電圧分布の系統的な測定を可能とする。この観測された現象はSAWベースのエレクトロニクスに高い親和性を持つので、スピントロニクスにおけるSAWデバイスの構築に道を拓くものである。

論文

Continuous generation of spinmotive force in a patterned ferromagnetic film

山根 結太; 捧 耕平*; 安 東秀*; 針井 一哉*; 大江 純一郎*; 家田 淳一; Barnes, S. E.*; 齊藤 英治; 前川 禎通

Physical Review Letters, 107(23), p.236602_1 - 236602_4, 2011/11

 被引用回数:39 パーセンタイル:85.21(Physics, Multidisciplinary)

We study, both experimentally and theoretically, the generation of a dc spinmotive force. By exciting a ferromagnetic resonance of a comb-shaped ferromagnetic thin film, a continuous spinmotive force is generated. Experimental results are well reproduced by theoretical calculations, offering a quantitative and microscopic understanding of this spinmotive force.

論文

Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping

内田 健一*; 安立 裕人; 安 東秀*; 太田 岳*; 戸田 雅也*; Hillebrands, B.*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Materials, 10(10), p.737 - 741, 2011/10

 被引用回数:193 パーセンタイル:98.46(Chemistry, Physical)

絶縁体サファイア基盤上においたニッケル鉄合金と白金の細線を用いることで、この孤立した細線中の電子がわれわれの直感に反してサファイア基盤上の位置を認識できることを示す。サファイア基盤に温度勾配を加えることで、白金細線が電気的にも磁気的にも孤立しているのにもかかわらず、この白金に誘起される電圧信号がサファイア基盤上の位置を反映している。この非局所的な電圧信号は、スピンがこの系の唯一の情報キャリアであるフォノンと相互作用することによって生じる。われわれは、このスピンとフォノンの相互作用の存在を、直接音響フォノンを注入することで得られる音響スピンポンピングを実現することで明らかとする。この発見は、スピンゼーベック効果の長距離性に対する答えを提供するとともに、音波を用いたスピントロニクスである音響スピントロニクスへの扉を開くことにも繋がる。

論文

Superconducting Pb island nanostructures studied by scanning tunneling microscopy and spectroscopy

西尾 隆宏*; 安 東秀*; 野村 淳士*; 宮地 浩輔*; 江口 豊明*; 坂田 英明*; Lin, S.*; 林 伸彦; 中井 宣之; 町田 昌彦; et al.

Physical Review Letters, 101(16), p.167001_1 - 167001_4, 2008/10

 被引用回数:92 パーセンタイル:93.58(Physics, Multidisciplinary)

超伝導コヒーレンス長の0.8から2.5倍の半径を持つナノスケールサイズのPb(鉛)アイランドについて、その磁場中での超伝導特性を、低温走査型トンネル顕微鏡を用いて研究した。超伝導状態の空間プロファイルが、ゼロバイアス電圧でのトンネル伝導度測定から得られた。それぞれのPbアイランドにおいて、磁束の侵入と排斥に対する臨界磁場、及び超伝導破壊に対する臨界磁場を測定した。それらの臨界磁場がアイランドのサイズに依存することと、アイランドへの磁束侵入が可能となる最小のサイズが存在することを観測した。

口頭

Generation of DC spin-motive force in a patterned ferromagnetic film

山根 結太; 捧 耕平*; 安 東秀*; 針井 一哉*; 大江 純一郎*; 家田 淳一; Barnes, S. E.*; 齊藤 英治; 前川 禎通

no journal, , 

We study, both experimentally and theoretically, the generation of a dc spinmotive force. By exciting a ferromagnetic resonance of a comb-shaped ferromagnetic thin film, a continuous spinmotive force is generated. Experimental results are well reproduced by theoretical calculations, offering a quantitative and microscopic understanding of this spinmotive force.

口頭

Continuous dc spinmotive force in a patterned ferromagnetic film

山根 結太; 捧 耕平*; 安 東秀*; 針井 一哉*; 大江 純一郎*; 家田 淳一; Barnes, S. E.*; 齊藤 英治; 前川 禎通

no journal, , 

Recently, a motive force of spin origin, i.e., a "spinmotive force", has been theoretically predicted and experimentally observed. A spinmotive force reflects the spin of electrons in an essential manner and is a new concept relevant to electronic devices. However, problems remain, one of which is the continuous generation of such a spinmotive force. In this study, we present experiment and theory that demonstrate the continuous generation of a dc spinmotive force by exciting a ferromagnetic resonance of a single comb-shaped ferromagnetic thin film. Experimental results are well reproduced by theoretical calculations, offering a quantitative and microscopic understanding of this spinmotive force.

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