スピンゼーベック効果とマグノンダイナミクスの相関解明に関する研究
Project/Area Number |
15J08026
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Condensed matter physics II
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
吉川 貴史 東北大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2017)
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Budget Amount *help |
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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Keywords | スピンゼーベック効果 / マグノン / マグノン-フォノン混成 / 熱的スピン流生成機構 / 熱電変換能向上 / 多層膜構造 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、磁性体中のマグノンやフォノンなどの素励起とスピンゼーベック効果(SSE)との関係性を解明することを主たる目的する。本現象の発現メカニズムに対する理解が深まり、SSE素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、SSE型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。 平成29年度の主な成果は、以下の2点である。
(1) フォノン分散を変化させたBi置換YIG (BixY3-xFe5O12)試料における測定により、SSEにおけるフォノン分散関係の持つ役割がより明確となった: 昨年度の研究において、Y3Fe5O12 (YIG)のマグノンとフォノンの分散関係の相対位置関係を反映してSSEに異常なピーク信号が現れることを見出し、この現象は長寿命なマグノン-フォノン混成粒子によって発現していることを明らかにした。本研究では、YIGのフォノン速度を小さくできる Bi置換に伴うSSEにおけるピーク信号の磁場値の変化を系統的に調べた。Bi置換量の増大に伴いピーク信号が低磁場側にシフトするという結果が観測され、この結果が、フォノン分散の変化の観点から解釈できるということを明らかにした。本研究により、SSEにおけるフォノンの持つ役割がさらに明確になり、SSEの効率を改善するという観点においても良い前進となった。
(2) 強磁場・低温下のYIG/Pt接合のXMCD研究を通じて、Ptに非自明な常磁性モーメントが生じていることを明らかにした: Y3Fe5O12-白金Pt接合における強磁場(5 T)・低温(5.5 K)下のXMCD研究により、本条件下でPtに大きな常磁性モーメントが誘起されることを明らかにした。SSEなどのスピン流現象はすべて界面でのスピン変換を利用しており、ここで得られた知見は今後、スピン変換現象を理解する上で有用であるといえる。
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Research Progress Status |
29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 |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(46 results)
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[Journal Article] Magnon detection using a ferroic collinear multilayer spin valve2018
Author(s)
J. Cramer, F. Fuhrmann, U. Ritzmann, V. Gall, T. Niizeki, R. Ramos, Z. Qiu, D. Hou, T. Kikkawa, J. Sinova, U. Nowak, E. Saitoh, and M. Kläui
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 8
Issue: 1
Pages: 1089-1089
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The bimodal distribution spin Seebeck effect enhancement in epitaxial Ni0.65Zn0.35Al0.8Fe1.2O4 thin film2018
Author(s)
H. Wang, D. Hou, T. Kikkawa, R. Ramos, K. Shen, Z. Qiu, Y. Chen, M. Umeda, Y. Shiomi, X. Jin, and E. Saitoh
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 112
Issue: 14
Pages: 142406-142406
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Temperature dependence of the spin Seebeck effect in [Fe3O4/Pt]n multilayers2017
Author(s)
R. Ramos, T. Kikkawa, A. Anadon, I. Lucas, K. Uchida, P. A. Algarabel, L. Morellon, M. H. Aguirre, E. Saitoh, and M. R. Ibarra,
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Journal Title
AIP Advances
Volume: 7
Issue: 5
Pages: 055915-055915
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Magnon Polarons in the Spin Seebeck Effect2016
Author(s)
Takashi Kikkawa, Ka Shen, Benedetta Flebus, Rembert A. Duine, Ken-ichi Uchida, Zhiyong Qiu, G. E. W. Bauer, and Eiji Saitoh
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Journal Title
Physical Review Letters
Volume: 117
Issue: 20
Pages: 207203-207203
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Gamma radiation resistance of spin Seebeck devices2016
Author(s)
A. Yagmur, K. Uchida, K. Ihara, I. Ioka, T. Kikkawa, M. Ono, J. Endo, K. Kashiwagi, T. Nakashima, A. Kirihara, M. Ishida, E. Saitoh,
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Journal Title
Applied Physics Letters
Volume: 109
Issue: 24
Pages: 243902-243902
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Unconventional scaling and significant enhancement of the spin Seebeck effect in multilayers2015
Author(s)
R. Ramos, T. Kikkawa, M. H. Aguirre, I. Lucas, A. Anadon, T. Oyake, K. Uchida, H. Adachi, J. Shiomi, P. A. Algarabel, L. Morellon, S. Maekawa, E. Saitoh, and M. R. Ibarra
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 92
Issue: 22
Pages: 220407-220407
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 多層膜構造における巨大スピンゼーベック効果:実験2015
Author(s)
R. Ramos, 吉川貴史, M. H. Aguirre, I. Lucas, A. Anadon, 小宅教文, 内田健一, 塩見淳一郎, P. A. Algarabel, L. Morellon, 齊藤英治, M. R. Ibarra
Organizer
日本物理学会2015年秋季大会
Place of Presentation
関西大学
Year and Date
2015-09-17
Related Report
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[Book] 固体物理2015
Author(s)
吉川貴史, 内田健一
Total Pages
15
Publisher
アグネ技術センター
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