2010 Fiscal Year Annual Research Report
スピンゼーベック効果と熱流―スピン相互利用の系統的研究
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21244058
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
齊藤 英治 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (80338251)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤川 安仁 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (70312642)
家田 淳一 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究員 (20463797)
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| Keywords | スピンゼーベック効果 / スピントロニクス / スピン流 / 熱電効果 |
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| Research Abstract |
スピンゼーベック効果について、鉄ガーネット、鉄フェライト系を対象とした測定を行い、殆どの物質系でスピンゼーベック信号電圧を観測することに成功した。特に、実用性の高いフェライトについては、細かく組成(遷移金属サイトの置換)や組織依存性を調べた。その結果、磁気モーメントが大きいフェライトでは結晶性の悪い焼結体でも大きなスピンゼーベック効果が得られることが明らかになった。また、Bi添加によってスピン生成効率が増大することも見出されており、スピンゼーベック効果の効率増大への指針を得た。これらの系について、前川・バウアーの理論モデルを用いて評価を行い、スピンゼーベック効果に関する基本的指針を得た。
次に、Py/Pt二層膜ワイヤーを絶縁体基板上に成膜し、基板に一様な温度勾配を付ける実験を行った。従来の試料系とは異なり、本試料では温度勾配に沿った方向のキャリアはフォノンに限定されている。ゆえに、この系においてスピンゼーベック効果が発現すれば、フォノンを介したスピン圧生成プロセスが存在することの決定的な証拠になる。この試料において、Py/Ptワイヤーは電気的・磁気的に完全に孤立しているにもかかわらず、Pt層に発生した起電力はワイヤーの接合位置に依存して変化し、ワイヤーを基板の高温側に接合した場合、低温側に接合した場合でそれぞれ起電力信号の符号が反転することを見出した。この結果は、金属ワイヤー中の電子が"絶縁体基板上の位置を認識している"という驚くべき性質を示している。
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