Creation of spin-caloritronic Heusler alloys and their hybrid structures
| Project/Area Number |
21F21064
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 29010:Applied physical properties-related
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
内田 健一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, グループリーダー (50633541)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
MODAK RAJKUMAR 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 磁性・スピントロニクス材料研究拠点, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2021-09-28 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | スピンカロリトロニクス / 磁気熱電効果 / 異常ネルンスト効果 / 異常エッチングスハウゼン効果 / ロックインサーモグラフィ法 / 磁性薄膜 / アモルファス / スピンペルチェ効果 / スピン流 / 熱制御 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、スピン流-熱流-電流相互変換特性が最適化された「スピンカロリトロニック・ホイスラー合金」とそのハイブリッド構造の開発を行う。この目的達成に向けて、熱スピン・磁気熱電変換特性がホイスラー合金の組成、電子構造、および多層構造に対してどのように依存するのか、動的熱イメージング技術とコンビナトリアルスパッタリング技術を駆使して系統的に調査する。本研究の遂行により、スピンカロリトロニクス材料の物性データベースと設計指針を作成し、スピンを利用した次世代熱エネルギーハーベスティングおよび熱マネジメント技術の発展に貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、スピン流-熱流-電流相互変換特性が最適化された「スピンカロリトロニック・ホイスラー合金」とそのハイブリッド構造の開発を進めた。2022年度は以下に示す主な成果に加えて、本研究で培った薄膜作製技術を駆使して多くの共同研究に貢献した。
(1) 無磁場下で横型熱電変換が発現するSmCoFe系アモルファス磁性薄膜を開発した（Science and Technology of Advanced Materials誌に論文掲載）。この薄膜は、様々な基板上に成膜でき、非常に大きな残留磁化・保磁力を示す。コンビナトリアル薄膜作製技術を用いて連続的に組成を変化させ、SmCoFe系アモルファス磁性薄膜の異常ネルンスト係数を最適化した。
(2) SmCo系アモルファス磁性薄膜に関する系統的な実験を進め、同様の特性を示す薄膜をコスパッタリングでも作製可能であることを見出した（Applied Physics Express誌に論文掲載）。
(3) (1)で開発した薄膜を用いて、放射冷却と太陽光加熱によって駆動される単一材料ベースの異常ネルンストサーモパイルを開発し、その動作を実証した（Applied Physics Express誌に論文掲載）。
(4) コンビナトリアル薄膜作製技術とロックインサーモグラフィ技術に基づくハイスループット材料探索法を用いて、大きな異常ネルンスト・エッチングスハウゼン係数を示すホイスラー合金の探索を進めると共に、(1)で開発した薄膜とホイスラー合金薄膜のハイブリッド構造における磁気熱電変換特性を調べた（進行中）。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(16 results)
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[Presentation] Sm-Co-based amorphous alloy films for zero-field transverse thermoelectric generation2022
Author(s)
R. Modak, Y. Sakuraba, T. Hirai, T. Yagi, H. Sepehri Amin, W. Zhou, H. Masuda, T. Seki, K. Takanashi, T. Ohkubo, and K. Uchida
Organizer
The 24th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
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Author(s)
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Organizer
第69回 応用物理学会春季学術講演会
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[Presentation] Combinatorial investigation of Sm-Co-based amorphous alloy films for zero-field transverse thermoelectric generation2021
Author(s)
R. Modak, Y. Sakuraba, T. Hirai, T. Yagi, H. Sepehri Amin, H. Masuda, T. Seki, K. Takanashi, W. Zhou, T. Ohkubo, and K. Uchida
Organizer
The Symposium of Magnetism and Spintronics
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