2021 Fiscal Year Research-status Report
Enhancement of spin-Seebeck efficiency and challenge to its application
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20K05307
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
田辺 賢士 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00714859)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | スピントロニクス / スピンゼーベック効果 / スピン回転効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、IoT技術を支えるセンサー技術開発とそれらを支える独立電源の技術開発が活発に行われている。独立電源には光や振動、あるいは熱といった環境発電に期待が高まっており、本研究ではその中でも熱電発電に注目して研究を行った。本研究でテーマとなるのは、磁性体を用いた熱電発電効果の一つであるスピンゼーベック効果（SSE）である。本年度は、素子の構造がフェリ磁性体TbCo層/Pt層/強磁性絶縁体Y3Fe5O12層である多層構造に対して、スピン回転効果の研究を行った。SSEは通常面直方向に温度勾配を、面内方向に磁場を印加し、さらにこれらに対して垂直方向に起電力が発生する現象である。一方面内に印加した磁場に対し平行方向に発生する起電力を検出すると、スピン回転効果の研究を行うことができる。このスピン回転効果はY3Fe5O12層から注入された伝導電子が、TbCo層に注入された際、スピン方向が回転する現象に基づいている。この回転効果のTbの濃度依存性を調べたところ、Coの磁気モーメントが主要な磁気モーメントである領域と、Tbの磁気モーメントが主要な磁気モーメントになる領域で、符号が反転するすることが明らかになった。この符号反転現象は、スピン回転効果が、TbCoのネットな磁化に依存するのではなく、Coの磁気モーメントに依存することを示している。またその回転効率を調べると組成に大きく依存せず、12%程度であった。この値はCoで報告された値より4倍程度大きい。この成果を学術誌Phys. Rev. Bに発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
スピンゼーベック効果と類似の現象であるスピン回転効果の研究を行い、成果をPhysical Review Bに報告できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、今年度見つかったこのスピン回転効果の起源を明らかにすることである。スピン回転効果の起源と考えられるのは、TbCoとPtの界面の効果か、TbCo層の中のバルクの効果が考えられる。薄膜の膜厚依存性を調べることで、これ等を明らかにできると考えられる。
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| Causes of Carryover |
研究費の使用が順調に推移し、24万円程度のみ残った。次年度からは対面での学会参加が増えると予想されるため、この残余分を旅費として使う計画である。
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Research Products
(16 results)
