Enhancement of spin-Seebeck efficiency and challenge to its application

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05307
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 29010:Applied physical properties-related
• Research Institution: Toyota Technological Institute
• Principal Investigator: Tanabe Kenji 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00714859)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: スピンゼーベック効果 / スピンホール効果 / スピン回転効果

Outline of Final Research Achievements

In this study, the spin Seebeck effect (SSE) was investigated for application to independent power supplies for sensors that support IoT technology. We aimed to improve the efficiency of SSE. We investigated the composition dependence of the spin current conversion efficiency using ferrimagnetic TbCo, and found a composition that is three times larger than that of Co thin film. Next, the magnetization-dependent spin Hall effect was studied by shifting the direction of magnetic field application by 90 degrees. The spin direction of the conduction electrons rotates in accordance with the direction of the localized spin, and it was found that this phenomenon can be controlled about four times larger than in the previous study.

Free Research Field

スピントロニクス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の学術的意義は、これまで非磁性体や強磁性体材料で主に研究されてきたスピン流電流変換効果の研究に対して、TbCo合金というフェリ磁性体材料を用いた点である。この材料を用いることにより、変換効率の増強に成功し、また磁化依存スピンホール効果の、CoやTbの副格子の磁気モーメントやネットの磁化の影響などを明らかにすることができた。さらにその効果の起源が界面効果であることを明らかにした。また本研究の社会的意義は、新規な熱電発電効果の一つであるスピンゼーベック効果の性質の1つを明らかにしたことで、次世代センサーの独立電源への応用へ近づいたと言える。