Research Abstract

純スピン流におけるコヒーレントなスピン歳差運動に向けて

Towards coherent spin precession in pure-spin current

2012年9月4日 Scientific Reports 2 : 628 doi: 10.1038/srep00628

面内スピンバルブ素子を用いた非局所スピン注入によって、スピンのみの流れである純スピン流を生成できる。純スピン流は拡散現象であり、頻繁に衝突を繰り返すことから素子内の輸送チャネル(注入電極と検出電極間距離)にてスピン伝送時間の分布に広がりを生じる。今回我々は、スピン注入電極を2つもつ面内スピンバルブ素子を作製し、Hanle効果測定におけるスピン歳差運動の検出精度を向上した。これにより、チャネル長の長さと共に、面内歳差運動における回転位相の緩和を抑制できることを明らかにした。この現象は、チャネル長をスピン緩和長で規格化することで物質の種類(グラフェンを含む金属や半導体)に依存しない普遍的な振る舞いを示した。

井土 宏1,2, 福間 康裕2,3 & 大谷 義近1,2

  1. 東京大学 物性研究所
  2. 理化学研究所 基幹研究所
  3. 九州工業大学 若手研究者フロンティア研究アカデミー
Non-local spin injection in lateral spin valves generates a pure spin current which is a diffusive flow of spins (i.e. spin angular momentums) with no net charge flow. The diffusive spins lose phase coherency in precession while undergoing frequent collisions and these events lead to a broad distribution of the dwell time in a transport channel between the injector and the detector. Here we show the lateral spin-valves with dual injectors enable us to detect a genuine in-plane precession signal from the Hanle effect, demonstrating the phase coherency in the in-plane precession is improved with an increase of the channel length. The coherency in the spin precession shows a universal behavior as a function of the normalized separation between the injector and the detector in material-independent fashion for metals and semiconductors including graphene.

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