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有機スピンゼーベック素子の創成

研究課題

研究課題/領域番号 17K06303
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電力工学・電力変換・電気機器
研究機関九州大学

研究代表者

山田 和正  九州大学, 理学研究院, 助教 (30380562)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード廃熱利用 / スピン / 有機 / カーボン / ゼーベック / 熱電変換 / スピンギャップレス / ネルンスト / スピン流 / 排熱利用 / 導電性高分子 / 再生可能エネルギー / 分子性固体 / 超薄膜 / 有機導体
研究成果の概要

本研究では、有機に熱スピン注入を行い、有機物中のスピン偏極電流の生成と検出について実験を行った。非晶質CoFeAlを強磁性層とし、カーボンを有機伝導層、Ptをスピン流変換層とし、微細加工によりクロスバー構造を持つ有機スピンゼーベック素子を作成した。Ptの逆スピンホール効果は大きく、スピン流変換層として適している。CoFeAl/アモルスファスカーボン/Ptクロスバーにおいて、Ptのスピン流変換によりCoFeAl層からの熱スピン流注入効果を観測できたと考えられる結果を示した。温度依存性の測定も行った。今後の課題として、CoFeAl層のネルンスト効果の寄与と分離が必要である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

スピンを利用したスピンゼーベック効果が発見された。しかし、熱伝導率の大きな無機材料を使用しているため、無駄に熱を伝えるため、発電効率が良くない。そこで、性能向上のため、有機をスピン伝導層として使用する有機スピンゼーベック素子を作成した。アモルスファスカーボンを使用した有機スピンゼーベック素子の測定により、アモルスファスカーボンのスピン緩和長が短いとことが分かった。有機スピンゼーベック素子の創成により、モバイルコンピューティングおよびユビキタス社会実現のために、温度差を利用した環境発電が期待される。

報告書

(7件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ヨーク大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] スピンギャップレス半導体の成膜とプレーナーホール効果2022

    • 著者名/発表者名
      山田和正
    • 雑誌名

      低温センターだより

      巻: 16 ページ: 2-5

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Temperature dependence of mobility of conducting polymer polyaniline with secondary dopant2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Yamada, Bunju Shinozaki, Takashi Narikiyo, Yousuke Takigawa, Norihiro Kuroda, Toru Bando, Hiroaki Nakamura
    • 雑誌名

      Synthetic Metals

      巻: 247 ページ: 124-130

    • DOI

      10.1016/j.synthmet.2018.11.019

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] マルチフェロイク構造と磁気熱電効果を用いた強誘電体基板の熱伝導率の測定2022

    • 著者名/発表者名
      小谷悠太,井上建吾,一兜博人,胡少杰,大西紘平,山田和正,木村崇
    • 学会等名
      日本物理学会 第128回九州支部例会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic properties and planar Hall effect of CoFeMnSi films2019

    • 著者名/発表者名
      Kazumasa Yamada, Takashi Kimura, Kelvin Elphick, Marjan Samiepour and Atsufumi Hirohata
    • 学会等名
      Magnetism and Magnetic Materials Conference 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 強磁性多層膜ナノ構造における効果的な異常ネルンスト効果の検出2018

    • 著者名/発表者名
      山田和正 有木大晟 野村竜也 木村崇
    • 学会等名
      磁気記録・情報ストレージ研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 強磁性ナノ細線における異常ネルンスト効果の効果的検出2018

    • 著者名/発表者名
      有木大晟, 山田和正, 野村竜也, 木村崇
    • 学会等名
      日本物理学会第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Efficient inducement of Anomalous Nernst effects in laterally patterned ferromagnetic films2017

    • 著者名/発表者名
      Taisei Ariki, Kazumasa Yamada,Tatsuya Nomura, Takashi Kimura
    • 学会等名
      nano spin conversion
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 年次報告書

    • URL

      https://www.phys.kyushu-u.ac.jp/koho/report.html

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2024-01-30  

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