磁性ヘテロ構造におけるスピン軌道相互作用と異方性がもたらす輸送現象の理論

磁性异质结构中自旋轨道相互作用和各向异性引起的输运现象理论

• 批准号: 14J08063
• 负责人: 千葉 貴裕
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J08063/
• 关键词: 磁気抵抗効果; スピントロニクス; 磁性絶縁体; トポロジカル絶縁体; 反強磁性結合; 磁気共鳴; 磁気緩和定数; スピン軌道相互作用; 磁化の電気制御; 国際情報交換（ドイツ）; 磁気抵抗効果; スピントロニクス; 磁性絶縁体; トポロジカル絶縁体; 反強磁性結合; 磁気共鳴; 磁気緩和定数; スピン軌道相互作用; 磁化の電気制御; 国際情報交換（ドイツ）

１．トポロジカル絶縁体表面での近接磁気抵抗効果強磁性絶縁体/トポロジカル絶縁体（TI）二層膜における電気伝導を近接磁気効果に基づいてモデル化した。モデルとして、TI 表面を記述する二次元Dirac ハミルトニアンに近接磁気効果による交換ポテンシャルを加えたものを用いた。これにより、TI 表面における特殊なバンド構造に起因して巨大な磁気抵抗効果が発現しうることを明らかにした。TIの表面状態では、スピンと運動量の向きが互いに直交するように結合している（スピン運動量ロッキング）。したがって、TI 表面に電場を印加することでスピン運動量ロッキングによりスピン蓄積が誘起される（Rashba-Edelstein 効果）。そこで、TI 表面のスピン蓄積と強磁性絶縁体の磁化との交換相互作用を介すことで、磁化により電気抵抗を制御することができる。計算手法として、ボルツマンの輸送理論により非磁性不純物と磁性不純物の両方に対して電気伝導度を計算し、抵抗変化率を評価した。本原理を応用することで二層膜という単純な構造で磁気メモリができる。２．交流電界による反強磁性絶縁体の磁気共鳴交流電界による反強磁性絶縁体の磁気共鳴を理論的に研究した。反強磁性絶縁体としては、鉄原子をドープしたビスマスカルコゲナイド（トポロジカル絶縁体）で報告される反強磁性相等を想定している。素子構造は、そのような反強磁性絶縁体を挟んだコンデンサーから成る。この素子に交流電界を印加することで、それが副格子磁化に対して有効磁場として振舞い磁気共鳴が誘起される。この有効磁場を定式化し、誘起される磁気共鳴をモデル化した。この原理は、磁場による電流の生成を引き起こすカイラル磁気効果の逆現象として理解できる。本原理を応用することで電界により反強磁性体の磁気情報を制御することができる。

1。对拓扑绝缘子表面的近端磁倍率效应在铁磁绝缘子/拓扑绝缘子（TI）双层膜中的电导电导，以接近磁效应为基础。作为模型，我们使用了描述Ti表面的二维Dirac Hamiltonian，由于接近磁效应而增加了交换势。这表明由于Ti表面上的特殊带结构，可以表现出巨大的磁化效果。在Ti的表面状态下，自旋和动量的方向相互耦合（旋转动量锁定）。因此，将电场应用于Ti表面会导致自旋积累由自旋动量锁定（Rashba-Edelstein效应）诱导。因此，通过在Ti表面上自旋积累与铁磁绝缘子的磁化之间交换相互作用，可以通过磁化来控制电阻。作为一种计算方法，使用Boltzmann的运输理论计算了非磁性杂质和磁杂质的电导率，并评估了电阻变化速率。通过应用此原理，使用称为两层膜的简单结构创建磁性记忆。 2。抗铁磁绝缘子由于电场交替导致的抗铁磁绝缘子的磁性共振，理论上研究了由于交替的电场引起的抗铁磁绝缘子的磁共振。抗铁磁绝缘子是一种抗铁磁相，由掺杂铁原子掺杂的鞭毛硫化醛酸果仁核（拓扑绝缘子）报道。设备结构由夹在这种抗铁磁绝缘子之间的电容器组成。通过将交流电场应用于该元素，它作为亚晶格磁化的有效磁场表现，从而引起磁共振。制定了该有效的磁场，并对诱导的磁共振进行了建模。该原理可以理解为手性磁效应的逆现象，它导致磁场产生电流。通过应用此原理，可以通过电场控制抗铁磁物质的磁性信息。