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スピン伝導熱電材料における高効率熱エネルギー変換

研究課題

研究課題/領域番号 24860003
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分補助金
研究分野 応用物性・結晶工学
研究機関東北大学

研究代表者

内田 健一  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50633541)

研究期間 (年度) 2012-08-31 – 2014-03-31
研究課題ステータス 採択後辞退 (2013年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードスピンゼーベック効果 / スピン流 / スピントロニクス / スピンホール効果
研究概要

本研究は、熱流によるスピン圧生成現象「スピンゼーベック効果」を利用することで高効率なスピン流生成を実現し、従来とは全く異なる原理によって駆動されるスピンデバイス・熱電変換素子の創出を目指すものである。今年度は、磁性絶縁体/金属複合構造におけるスピンゼーベック効果について詳細に研究し、以下の成果を得た。(1)Au/YIG二層構造およびPt/Cu/YIG三層構造におけるスピンゼーベック効果の観測に成功し、スピンゼーベック効果による熱起電力は(界面磁気近接効果に由来する)異常ネルンスト効果が存在しない系においても発現することを示した。さらに、スピンゼーベック効果と異常ネルンスト効果の寄与を明確に分離する実験手法を提案し、Pt/YIG構造においても異常ネルンスト効果による外因的信号の重畳は無視できるほど小さく、スピンゼーベック効果が支配的な寄与を与えていることを実証した。(2)温度勾配下のYIG/Pt複合構造に生成された熱スピン流によってYIGの磁気緩和が変調されることを明らかにした。(3)フェリ磁性絶縁体であるNiFe2O4薄膜におけるスピンゼーベック効果の観測に成功した。(4)金属-絶縁体転移を示すFe3O4薄膜におけるスピンゼーベック効果の測定を行い、金属相および絶縁体相において熱スピン流信号を観測した。(5)ガーネット型フェリ磁性絶縁体におけるスピンゼーベック効果の物質依存性を詳細に調べ、スピンゼーベック効果によって生成された熱起電力は磁性ガーネット中の鉄元素濃度、キュリー温度、飽和磁化に対して正の相関を持つことを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
理由

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 5件)

  • [雑誌論文] Longitudinal Spin-Seebeck Effect free from Proximity Nernst Effect2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kikkawa
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 110 号: 6 ページ: 67207-67207

    • DOI

      10.1103/physrevlett.110.067207

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Heat-induced damping modification in yttrium iron garnet/platinum hetero-structures2013

    • 著者名/発表者名
      M.B.Jungfleisch, T.An, K.Ando, Y.Kajiwara, K.Uchida, V.I.Vasyuchka, A.V.Chumak, A.A.Serga, E.Saitoh, and B.Hillebrands
    • 雑誌名

      Applies Physics Letters

      巻: Vol. 102 号: 6 ページ: 0624171-4

    • DOI

      10.1063/1.4792701

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal driven spin and charge currents in thin NiFe2O4/Pt films2013

    • 著者名/発表者名
      D. Meier
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 5 ページ: 54421-54421

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.054421

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of the spin Seebeck effect2013

    • 著者名/発表者名
      H. Adachi, K. Uchida, E. Saitoh, and S. Maekawa
    • 雑誌名

      Reports on Progress in Physics

      巻: 76 号: 3 ページ: 36501-36501

    • DOI

      10.1088/0034-4885/76/3/036501

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation of the spin Seebeck effect in epitaxial Fe3O4 thin films2013

    • 著者名/発表者名
      R. Ramos, T. Kikkawa, K. Uchida, H. Adachi, I. Lucas, M. Aguirre, P. Algarabel, L. Morellon, S. Maekawa, E. Saitoh, and M. Ibarra
    • 雑誌名

      Appl. Phys. Lett

      巻: 102 号: 7 ページ: 72413-72413

    • DOI

      10.1063/1.4793486

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Longitudinal spin Seebeck effect in various garnet ferrites2013

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 87 号: 10 ページ: 104412-104412

    • DOI

      10.1103/physrevb.87.104412

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 熱を利用した環境にやさしいスピンデバイス

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      2012年秋季 第73回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck effect

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Uchida
    • 学会等名
      520. Wilhelm und Else Heraeus Seminar "Spin-orbit-driven transverse transport phenomena"
    • 発表場所
      Bad Honnef, Germany
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン揺動絶縁体におけるスピンゼーベック効果と熱電変換

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      低炭素社会基盤材料融合研究センター 第3回ワークショップ 「低炭素社会実現に向けた材料科学」
    • 発表場所
      東北大学
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric generation based on spin Seebeck effect

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Uchida
    • 学会等名
      12th Joint MMM/Intermag Conference
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Acoustic spin pumping: Direct generation of spin currents from sound waves in Pt/Y3Fe5O12 hybrid structures

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Uchida
    • 学会等名
      8th ASRC International Workshop on Spin Mechanics
    • 発表場所
      Tokai, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2012-11-27   更新日: 2019-07-29  

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