反強磁性体中のスピンダイナミクスに関する研究

反铁磁体自旋动力学研究

基本信息

批准号：
20J20663
负责人：
林宏樹
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Keio University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度も引き続き、Ti(W)/強磁性体二層膜における軌道トルクに関する研究を継続した。系統的な実験結果は理論計算とよく整合した。以上の研究でTiとWにおける軌道ホール効果によって生成される軌道流の実験的な証拠を獲得した。さらに、軌道トルクは遷移金属強磁性体の中でニッケル(Ni)が最も大きいことを示した。この成果は査読付き国際論文誌に受理され掲載されている(H. Hayashi et al., Commun. Phys. Vol. 6, 32 (2023))。本研究で観測したTi/NiやW/Ni二層膜は全て多結晶薄膜である。軌道トルクは非磁性体/強磁性体界面の結晶性が軌道流の界面透過において非常に重要な役割を果たしていることが理論的に指摘されている。そこで、本年度は、Ti/NiとTi/Ni81Fe19の単結晶二層膜を作成し、Tiの結晶方位と軌道トルクの関係性を調べた。単結晶薄膜は東京大学物性研究所の三輪グループに依頼した。特に、Ti/Ni81Fe19単結晶二層膜では結晶方位を変えるとNiと同等の軌道トルク効率になることが判明した。これは、界面における結晶性が軌道流透過率に強い影響を与えていることを示唆する。上記の研究は電流から軌道流を生成する現象である。本年度は、この逆過程に関する研究にも挑んだ。軌道流を生成する方法としてフェムト秒の超短パルスレーザーをNi/W二層膜でNi側に照射することでWに軌道流を注入することを考えた。この研究はドイツのTHzグループとの共同研究である。Wの膜厚や強磁性体の種類と構造案を議論し、サンプルを提供した。得られた実験結果はW/酸化シリコン界面で逆軌道ラッシュバ-エデルステイン効果が発現していることを明らかにした。この研究成果をまとめて現在論文投稿中である(arXiv:2301.00747(2023))。

今年，我们继续研究Ti(W)/铁磁双层薄膜的轨道扭矩。系统的实验结果与理论计算吻合良好。在上述研究中，我们获得了Ti和W中轨道霍尔效应产生轨道流的实验证据。此外，研究表明镍（Ni）在过渡金属铁磁体中具有最大的轨道扭矩。该结果已被接受并发表在同行评审的国际期刊上（H. Hayashi et al., Commun. Phys. Vol. 6, 32 (2023)）。本研究中观察到的Ti/Ni和W/Ni双层薄膜都是多晶薄膜。理论上指出，非磁/铁磁界面的结晶度对于轨道流的界面渗透起着非常重要的作用。因此，今年，我们制备了Ti/Ni和Ti/Ni81Fe19的单晶双层薄膜，并研究了Ti晶体取向与轨道扭矩之间的关系。该单晶薄膜是由东京大学固体物理研究所的 Miwa 小组生产的。特别是，我们发现改变Ti/Ni81Fe19单晶双层薄膜的晶体取向可以获得与Ni相当的轨道扭矩效率。这表明界面处的结晶度对轨道流透过率有很大影响。上述研究是关于电流产生轨道电流的现象。今年我们也尝试了这个逆过程的研究。作为产生轨道流的一种方法，我们考虑通过用飞秒超短脉冲激光照射Ni/W双层膜的Ni侧来将轨道流注入W中。这项研究是与德国太赫兹小组合作进行的。我们讨论了 W 膜厚度、铁磁材料的类型和提出的结构，并提供了样品。实验结果表明，W/氧化硅界面处表现出反轨道Rashbar-Edelstein效应。目前正在提交一篇总结这项研究结果的论文 (arXiv:2301.00747(2023))。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

長距離軌道輸送と巨大軌道トルクの観測

长距离轨道输运和巨轨道扭矩观测

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
林宏樹; 安藤和也
通讯作者：
安藤和也

強磁性金属/酸化物界面における異常ホール効果

铁磁金属/氧化物界面的反常霍尔效应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
林　宏樹;安藤　和也
通讯作者：
安藤　和也

Photocurrents of charge and spin in monolayer Fe3GeTe2

DOI：
10.1103/physrevb.104.l220405
发表时间：
2021-09-21
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
M. Merte;F. Freimuth;T. Adamantopoulos;D. Go;T. Saunderson;M. Kläui;L. Plucinski;O. Gomonay;S. Blügel;Y. Mokrousov
通讯作者：
Y. Mokrousov

浦項工科大学校(韓国)

浦项工业大学（韩国）