東北大ら,スピン流雑音からマイクロ波による発熱量を決定

東北大学,日本原子力研究開発機構,東京大学の研究グループは,スピン流雑音の基礎理論を構築し,スピン流生成に伴って試料に発生する熱量をスピン流雑音測定から決定する手法を発見した(ニュースリリース)。

電子は電気の性質である電荷と磁気の性質であるスピンを持つ。電荷の流れである電流に比べて,磁気の流れ「スピン流」はジュール熱によるエネルギー散逸が抑えられるために,スピン流を利用した省電力電子技術の研究が盛んに行なわれている。

このような省電力電子技術で重要となるのが,スピン流制御に伴う熱の発生機構を特定し精密に測定する技術。今回研究グループは,マイクロ波照射を使ったスピン流生成法に着目した。

金属と磁性体の二層膜試料にマイクロ波を照射することでスピン流が作られることが知られているが,実際にマイクロ波を照射すると試料は発熱するために,観測されるスピン流信号には,発熱に由来するスピン流の信号が混ざる。マイクロ波照射によるスピン流生成機構を精密に調べるためにも,この発熱の効果を分離する方法が望まれていた。

研究では,スピン流の時系列データに含まれる雑音「スピン流雑音」を測定することによって,マイクロ波照射による試料の発熱量を決定し,信号を分離する理論手法を発見した。これによって,スピン流の生成メカニズムを精密に調べることが可能となり,スピン流の高効率制御技術と省電力電子技術の発展につながることが期待されるとしている。

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