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原子層物質は２次元性に由来する特徴的な物性や積層によって電子構造が大きく変化する点に着目されており精力的に研究が進められている。原子層物質を磁性体上に積層させることで新奇なスピン物性の発現が期待されている。

本セミナーでは最近の二つの研究成果について解説する。一つ目の研究では、グラフェンを積層した強磁性絶縁体における磁化ダイナミクスについて調べた[1]。グラフェンと強磁性絶縁体の界面における磁気的近接効果によってギルバート緩和定数は変調される。本研究でギルバート緩和変調はグラフェンのフェルミレベルにおけるアップスピンとダウンスピンの状態密度の積に比例することを明らかにした。また、ランダウ量子化が生じる磁場領域ではギルバート緩和変調は磁場の関数として振動することを示した。この振動周期を解析することによって磁気的近接効果の相互作用定数を見積もることができる。

二つ目の研究では、強磁性絶縁体に単層遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)を積層した系におけるスピンポンピングとスピン拡散について調べた[2]。TMDCはスピンとバレーが結合したバンド構造を持つ。このバンド構造を利用することで、フェルミレベルを適切に調節するとバレー選択的なスピンポンピングが可能であることを示した。それによってバレー偏極したスピン蓄積が生じる。バレー偏極したスピンの拡散を考察することで、縦スピン流によって横スピン蓄積が生じる”スピン流ホール効果”が起こることを示した。

[1] Y. Ominato and M. Matsuo, J. Phys. Soc. Jan. 89, 053704 (2020).
[2] Y. Ominato, J. Fujimoto, and M. Matsuo, Phys. Rev. Lett. 124, 166803 (2020).

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