スピン輸送と電磁気現象の統合理論

自旋输运与电磁现象综合理论

基本信息

批准号：
12J07288
负责人：
中林紀之
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

局在スピンのダイナミクスおよびスピン軌道相互作用によって駆動される電流について、従来の逆スピンホール効果による電流生成に代わり、有効的な磁気モノポールと、磁化流に対するアンペール則によって電流が生成される、というシナリオが最近提案された。しかし、理論と実験との定量的比較などによるこのシナリオの検証はまだなされていない。本研究では、駆動場などの異なるいくつかの系について有効磁気モノポールおよび電流を求めることにより、いままで逆スピンホール効果によると考えられてきた現象を、上と同様に有効磁気モノポールによって理解が可能であることを確かめることを目標とする。この有効磁気モノポールを見積もるためには、駆動場によって生じる有効場の解析が必要である。本年度は、金属強磁性体において、ラシュバ型スピン軌道相互作用により生じるスピン電磁場を、それによって引き起こされる伝導電子の輸送現象の理論的解析を行うことにより見積もった。特に、スピン依存不純物を考慮しない場合について考えた。得られた有効電磁場は、通常の電磁場と同様にU(1)の対称性を持ち、ラシュバ場によって電子が獲得する位相によって記述されることが分かった。このラシュバ場によって獲得する位相は、電子が磁化構造によって獲得するベリー位相に対応するものであり、ベリー位相を拡張するものである。この両者には幾何学的な性質の差異があり、これによってベリー位相による効果では見分けることのできなかった磁化構造の違いを区別することができる。

最近提出了一种方案，其中有效的磁性单极和Ampele定律生成了由局部自旋动力学和自旋轨道相互作用驱动的电流，而不是常规的反旋转霍尔效应电流。但是，没有通过理论和实验之间的定量比较对这种情况进行验证。在这项研究中，目的是确定几种不同系统（例如驾驶场）的有效磁性单极和电流，并确保被认为是由于上面的有效磁性单极可以理解的，就像上面一样。为了估算这种有效的磁单极，必须对驾驶场产生的有效场进行分析。今年，我们通过对由铁磁物质引起的传导电子传输现象进行理论分析，估计金属铁磁体中RushVA型自旋轨道相互作用产生的自旋电磁场。特别是，我们考虑了不考虑自旋依赖性杂质的情况。发现获得的有效电磁场具有与正常电磁场相似的u（1）对称性，并且用Rashba场获得的相描述。该Rushba场获得的相位对应于电子通过磁化结构获得的浆果相，并扩展浆果相。两者的几何特性不同，这使我们能够区分磁化结构的差异，而磁化结构无法通过浆果阶段的影响来区分。