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論文

Spin transport in insulators without exchange stiffness

大柳 洸一*; 高橋 三郎*; Cornelissen, L. J.*; Shan, J.*; 大門 俊介*; 吉川 貴史*; Bauer, G. E. W.*; Van Wees, B. J.*; 齊藤 英治

Nature Communications (Internet), 10, p.4740_1 - 4740_6, 2019/10

 被引用回数:33 パーセンタイル:88.92(Multidisciplinary Sciences)

The discovery of new materials that efficiently transmit spin currents has been important for spintronics and material science. The electric insulator Gd$$_3$$Ga$$_5$$O$$_{12}$$ (GGG), a standard substrate for growing magnetic films, can be a spin current generator, but has never been considered as a superior conduit for spin currents. Here we report spin current propagation in paramagnetic GGG over several microns. Surprisingly, spin transport persists up to temperatures of 100 K $$gg$$ T$$_g$$=180 mK, the magnetic glass-like transition temperature of GGG. At 5 K and 3.5 T, we find a spin diffusion length $$lambda_mathrm{GGG}=1.8pm0.2$$ $$mu$$m and a spin conductivity $$sigma_mathrm{GGG}=(7.3 pm 0.3)times 10^4$$ Sm$$^{-1}$$ that is larger than that of the record quality magnet Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_{12}$$ (YIG). We conclude that exchange stiffness is not required for efficient spin transport, which challenges conventional models and provides new material-design strategies for spintronic devices.

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:53 パーセンタイル:87.63(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

Spin caloritronics

Bauer, G. E. W.*; 齊藤 英治; Van Wees, B. J.*

Nature Materials, 11(5), p.391 - 399, 2012/05

 被引用回数:1371 パーセンタイル:98.31(Chemistry, Physical)

スピントロニクスは固体構造やデバイス中での結合した電子スピンと電荷移動を扱うものである。近年は新たに発見された物理効果によるスピン熱工学技術が、これはスピンと熱流の相互作用に着目するものであるが、既存の熱電子デバイスを改良するものとして大きな注目を集めている。この論文では磁性薄膜やナノ構造体中でのスピン、電荷及び熱流の相互作用に関する最先端の実験と物理について概観を行う。ここで見られる現象は次の二つに分類される。一つは物質中の単独の電子効果によるもの(例えばスピン依存Seebeck効果など)で、これは異なる熱電特性を持つ2つの平行なスピン移送チャンネルモデルで理解できる。もう一つはスピン波によって誘起される集団効果(スピンSeebeck効果など)で、強磁性絶縁体中でも存在する。応用を目指した研究、例えば熱センサーや廃熱リサイクルシステムは現在も進められている。

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