Research Abstract

スピン異常ホール効果により誘起されたスピン移行トルク

Spin-transfer torque induced by the spin anomalous Hall effect

2018年2月8日 Nature Electronics 1 : 120 doi: 10.1038/s41928-018-0026-z (2018)
スピン異常ホール効果により誘起されたスピン移行トルク
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強磁性体において電流と磁化の両方に垂直な方向に起電力が発生する異常ホール効果は、よく知られた現象である。非磁性重金属ではスピンホール効果によるスピン流の生成および隣接する強磁性体へのスピン移行トルク励起による磁化ダイナミクスの発生が報告されている。しかし、強磁性体における異常ホール効果によるスピン流の発生は、これまで測定されていなかった。本論文では、CoFeB/Cu/NiFeの三層膜中で、スピン移行トルク励起を通じて異常ホール効果によるスピン流の発生を観測したことを報告する。このスピン異常ホール効果では、異常ホール効果によりCoFeB中に発生したスピン流がNiFe中に注入され、NiFe中でスピン移行トルクを励起させる。これにより、NiFeの強磁性共鳴線幅に測定可能な変調が生じる。CoFeB中のスピン異常ホール角は−0.14 ± 0.05と見積もられ、この値は、非磁性重金属について報告されているスピンホール角に匹敵する。

Satoshi Iihama, Tomohiro Taniguchi, Kay Yakushiji, Akio Fukushima, Yoichi Shiota, Sumito Tsunegi, Ryo Hiramatsu, Shinji Yuasa, Yoshishige Suzuki and Hitoshi Kubota

Corresponding Author

久保田 均
国立研究開発法人産業技術総合研究所 ナノスピントロニクス研究センター

The anomalous Hall effect in ferromagnets is a well-known phenomenon in which electromotive force is generated in the direction perpendicular to both the electric current and the magnetization. With nonmagnetic heavy metals, the generation of spin current by the spin Hall effect, as well as excitation of magnetization dynamics in an adjacent ferromagnet by spin-transfer torque, has been reported. However, the generation of a spin current in ferromagnets by the anomalous Hall effect has so far not been measured. Here we report the observation of spin current generation by the anomalous Hall effect through spin-transfer torque excitation in CoFeB/Cu/NiFe trilayer films. In this spin anomalous Hall effect, a spin current generated in the CoFeB by the anomalous Hall effect is injected into the NiFe and excites spin-transfer torque in the NiFe. This leads to a measurable modulation in the ferromagnetic resonance linewidth of the NiFe. The spin anomalous Hall angle in the CoFeB is estimated to be −0.14 ± 0.05, which is comparable to the spin Hall angle reported in heavy metals.

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