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森 道康; Spencer-Smith, A.*; Sushkov, O. P.*; 前川 禎通
Physical Review Letters, 113(26), p.265901_1 - 265901_7, 2014/12
被引用回数：47 パーセンタイル：87.78(Physics, Multidisciplinary)The phonon Hall effect has been observed in the paramagnetic insulator, Tb
Gd
O
. A magnetic field applied perpendicularly to a heat current induces a temperature gradient that is perpendicular to both the field and the current. We show that this effect is due to resonant skew scattering of phonons from the crystal field states of superstoichiometric Tb
ions. This scattering originates from the coupling between the quadrupole moment of Tb ions and the lattice strain. The estimated magnitude of the effect is consistent with experimental observations at T=5 K, and can be significantly enhanced by increasing temperature.
Sushkov, O. P.*; Milstein, A. I.*; 森 道康; 前川 禎通
EPL; A Letters Journal Exploring the Frontiers of Physics, 103(4), p.47003_1 - 47003_6, 2013/08
被引用回数：8 パーセンタイル：50.72(Physics, Multidisciplinary)The right-left asymmetry (skew scattering) and the side jump effect are manifestations of the spin-orbit interaction in scattering of polarized electrons. While the side jump effect is less known than the right-left asymmetry, the effect is of conceptual importance for generic spin-orbital physics, and the effect is widely discussed in spintronics. We reexamine the side jump effect accounting for the exact nonperturbative electron wave function inside the atom/impurity/host atomic core. We find that the size of the effect is much smaller than estimates accepted in the literature. The reduction factor is 1/
, where is the nuclear charge. This implies that the side jump effect is practically irrelevant, the skew scattering and/or the intrinsic mechanism always dominate the transverse deflection of the electron beam and hence dominate the anomalous Hall and spin Hall effects.
森 道康; Spencer-Smith, A.*; Sushkov, O. P.*; 前川 禎通
no journal, ,
非磁性絶縁体に温度勾配を与え、それと垂直な方向に磁場を加えたとき、両者に垂直な方向に温度勾配が現れる現象をフォノンホール効果と呼ぶ。次の組成式TbGdOで表されるTb-Gdガーネット(TGG)で観測されている。測定はバンドギャップより十分に小さい温度(約5K)で行われているため、熱励起された電荷の寄与は考えにくい。また、反強磁性転移温度は0.24Kなので磁気秩序はなく、パイロクロア酸化物で観測されているマグノンの寄与は期待できない。本講演では、TGGで観測されたフォノンホール効果の起源が、過剰に含まれた磁性イオン(Tb)によるフォノンのスキュー散乱によるものである可能性を提案する。Tbイオンの最低エネルギー準位が擬二重項であることを考慮し、簡単のためJ=1を仮定して、磁場(B)下でのフォノンの散乱振幅(kp)を見積もると、B・p
kに比例する項が残ることがわかる。得られた散乱振幅をフォノンのボルツマン方程式に用いて、熱伝導度の横成分(kxy)を計算し、縦成分(kxx)との比(S=kxy/kxx)を見積もると温度(T)に関してTbに比例する結果が得られた。もし、5K以上の温度依存性を測ることができたなら、フォノンホール効果がより顕著になることが期待される。講演では、ほかの散乱機構の可能性についても議論する。
森 道康; 前川 禎通; Sushkov, O. P.*; Milstein, A.*
no journal, ,
スピンホール効果の起源には、内因性機構と外因性機構とがある。そして、外因性機構には、スピン軌道相互作用が群速度の垂直成分を与える異常速度によるサイドジャンプ機構と、非対称散乱に由来するスキュー機構とが知られている。本研究では、外因性スピンホール効果に対する二つの機構に関して、スピン軌道相互作用の核電荷依存性を考察する。そして、スキュー機構がサイドジャンプ機構を凌駕する可能性を議論する。
森 道康; Spencer-Smith, A.*; Sushkov, O. P.*; 前川 禎通
no journal, ,
In this talk, we show that the PHE originates from the resonant skew scattering of phonons by quasi-doublet states at superstoichiometric Tb ions. Phonons interact with the crystal field due to electrostatic interaction of lattice with electric multipole moments of the ion. Thus, one can see that the scattering originates from the coupling of lattice strain and the quadrupole moments of Tb ions. The phonon Hall angle (S), given by the ratio of off-diagonal and diagonal thermal conductivities divided by the magnitude of the magnetic field, is calculated using Boltzmann transport theory. Obtained magnitude of the effect is in agreement with experiments. We show that S significantly grows with temperature at low temperatures characterized by resonance energy.
Ga
Oのフォノンと結晶場藤田 全基*; 南部 雄亮*; 河村 聖子; 古府 麻衣子; 中島 健次; Urlich, C.*; Sushkov, O. P.*
no journal, ,
非磁性絶縁体TbGaOの熱伝導はフォノンが担っているため、この物質が示す熱ホール効果はフォノンホール効果と呼ばれる。その起源は、二重項を基底状態に持つTbイオンによるフォノンの共鳴散乱である。このことを示すため、非弾性中性子散乱を用いて、フォノンと結晶場励起の測定を行った。これらの励起スペクトルの磁場依存性について報告する。
GaOのの磁場下における結晶場励起森 道康; 藤田 全基*; 南部 雄亮*; 河村 聖子; 古府 麻衣子; 中島 健次; Urlich, C.*; Sushkov, O. P.*
no journal, ,
非磁性絶縁体TbGaOは、フォノンによる熱ホール効果(フォノンホール効果)を示す。その起源は、Tbイオンの結晶場励起を伴ったフォノンの共鳴散乱である。非弾性中性子散乱を用いて、磁場下におけるフォノンと結晶場励起の測定を行った。磁場下における結晶場励起の解析結果について報告する。
