スピン・格子複合ダイナミクスに基づくスピン流物性の開拓

• 研究課題/領域番号: 25707029
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 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, 准教授 (50633541)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,650千円 (直接経費: 20,500千円、間接経費: 6,150千円); 2014年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2013年度: 20,150千円 (直接経費: 15,500千円、間接経費: 4,650千円)
• キーワード: スピン流 / 音波 / フォノン / 逆スピンホール効果 / スピンゼーベック効果 / 磁性体 / スピントロニクス / スピンエレクトロニクス / 磁性 / 物性実験 / 音波物性

研究成果の概要

本研究では、音波によるスピン流生成現象「音響スピンポンプ効果」に関する系統的な研究を行うことで、スピン‐格子ダイナミクス相互作用の物理を開拓した。音響スピンポンプ効果とスピンゼーベック効果を定量的に分離できる新しい測定手法を提案・実証し、音波誘起スピン流の純粋測定及び定量評価に成功した。音響スピンポンプ効果の測定に用いた素子において、スピンゼーベック効果の温度・磁場依存性も詳細に検証し、熱流や音波によるスピン流生成機構を包括的に理解するための重要な指針を得た。

研究成果

• [雑誌論文] Sign of inverse spin Hall voltages generated by ferromagnetic resonance and temperature gradients in yttrium iron garnet platinum bilayers (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Schreier, G. E. W. Bauer, V. Vasyuchka, J. Flipse, K. Uchida, J. Lotze, V. Lauer, A. Chumak, A. Serga, S. Daimon, T. Kikkawa, E. Saitoh, B. J. van Wees, B. Hillebrands, R. Gross, S. T. B. Goennenwein
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 48 号: 2 ページ: 025001-025001
  • DOI: 10.1088/0022-3727/48/2/025001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Generation of spin currents by surface plasmon resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Adachi, D. Kikuchi, S. Ito, Z. Qiu, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 6 号: 1 ページ: 5910-5910
  • DOI: 10.1038/ncomms6910
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin Hall magnetoresistance at high temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, Z. Qiu, T. Kikkawa, R. Iguchi, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 5 ページ: 052405-052405
  • DOI: 10.1063/1.4907546
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of spin-Seebeck effect by inserting ultra-thin Fe70Cu30 interlayer (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Kikuchi, M. Ishida, K. Uchida, Z. Qiu, T. Murakami, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 106 号: 8 ページ: 082401-082401
  • DOI: 10.1063/1.4913531
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in cobalt-ferrite epitaxial thin films (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Niizeki, T. Kikkawa, K. Uchida, M. Oka, K. Z. Suzuki, H. Yanagihara, E. Kita, E. Saitoh
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 5 号: 5 ページ: 053603-053603
  • DOI: 10.1063/1.4916978
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Evaluation of thermal gradients in longitudinal spin Seebeck effect measurements (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Sola, M. Kuepferling, V. Basso, M. Pasquale, T. Kikkawa, K. Uchida, E. Saitoh
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 117 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4916762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the interface condition on spin-Seebeck effects (2015)
  • 著者名/発表者名: Z. Qiu, D. Hou, K. Uchida, E. Saitoh
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 48 号: 16 ページ: 164013-164013
  • DOI: 10.1088/0022-3727/48/16/164013
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Laser micro-processing as a tool for constructing insulator-based magnonic crystal (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Daimon, R. Iguchi, K. Uchida, E. Saitoh
  • 雑誌名: Journal of Physics D: Applied Physics 巻: 48 号: 16 ページ: 164014-164014
  • DOI: 10.1088/0022-3727/48/16/164014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interface-dependent magneto transport properties for thin Pt films on ferrimagnetic Y3Fe5O12 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shiomi, T. Ohtani, S. Iguchi, T. Sasaki, Z. Qiu, H. Nakayama, K. Uchida, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 104 号: 24 ページ: 242406-242406
  • DOI: 10.1063/1.4883898
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Longitudinal spin Seebeck effect: from fundamentals to applications (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, M. Ishida, T. Kikkawa, A. Kirihara, T. Murakami, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Journal of physics: condensed matter 巻: 26 号: 34 ページ: 343202-343202
  • DOI: 10.1088/0953-8984/26/34/343202
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Anomalous Nernst effect of Fe3O4 single crystal (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Ramos, M.H. Aguirre, A. Anad´on, J. Blasco, I. Lucas, K. Uchida, P.A. Algarabel, L. Morell´on, E. Saitoh, and M.R. Ibarra
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 90 号: 5 ページ: 054422-054422
  • DOI: 10.1103/physrevb.90.054422
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin current generation from sputtered Y3Fe5O12 films (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Lustikova, Y. Shiomi, Z. Qiu, T. Kikkawa, R. Iguchi, K. Uchida, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 111 号: 15 ページ: 153902-153902
  • DOI: 10.1063/1.4898161
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Pure detection of the acoustic spin pumping in Pt/YIG/PZT structures (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, Z. Qiu, T. Kikkawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 198 ページ: 26-29
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2013.10.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Quantitative Temperature Dependence of Longitudinal Spin Seebeck Effect in High Temperature Regions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, T. Kikkawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Physical Review X 巻: 4 号: 4 ページ: 041023-041023
  • DOI: 10.1103/physrevx.4.041023
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y_3Fe_5O_<12> (2013)
  • 著者名/発表者名: Y.Kajiwara, K.Uchida, D.Kikuchi, T.An, Y.Fujikawa, and E.Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 103 号: 5 ページ: 0524041-4
  • DOI: 10.1063/1.4817076
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal imaging of standing waves (2013)
  • 著者名/発表者名: T.An, K.Yamaguchi, K.Uchida, and E.Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol. 103 号: 5 ページ: 0524101-3
  • DOI: 10.1063/1.4816737
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Qiu, K. Ando, K. Uchida, Y. Kajiwara, R. Takahashi, H. Nak ayama, T. An, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Applies Physics Letters 巻: 103 号: 9 ページ: 0924041-4
  • DOI: 10.1063/1.4819460
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Current : Experimental and Theoretical Aspects (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa, H. Adachi, K. Uchida, J. Ieda and E. Saitoh
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 82 号: 10 ページ: 102002-102002
  • DOI: 10.7566/jpsj.82.102002
  • NAID: 40019823772
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental investigation of spin Hall effect in indium tin oxide thin film (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Qiu, T. An, K. Uchida, D. Hou, Y. Shiomi, Y. Fujikawa and E. Saitoh
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 103 号: 18 ページ: 1824041-3
  • DOI: 10.1063/1.4827808
  • 査読あり
• [雑誌論文] Separation of longitudinal spin Seebeck effect from anomalous Nernst effect: Determination of the origin of transverse thermoelectric voltage in metal/insulator junctions (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Kikkawa, K. Uchida, S. Daimon, Y. Shiomi, H. Adachi, Z. Qiu, D. Hou, X.-F. Jin, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 88 号: 21 ページ: 214403-214403
  • DOI: 10.1103/physrevb.88.214403
  • 査読あり
• [学会発表] Spin-current phenomena at high magnetic fields and high temperatures (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: APS March Meeting 2015
  • 発表場所: San Antonio, USA
  • 年月日: 2015-03-05
  • 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 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第5回 LC-IMR主催ワークショップ「低炭素社会に向けた科学技術イノベーションの最新動向」
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果のデバイス応用への展望 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第128回 金属材料研究所講演会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] 熱流・光によって駆動されるスピンダイナミクスとスピン流生成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果のデバイス応用への展望 ―熱電変換・センサー応用に向けて― (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 日本磁気学会 第197回研究会「高感度磁気センサの研究と製品」
  • 発表場所: 中央大学（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-07-11
  • 招待講演
• [学会発表] Experimental progress on spin Seebeck effect (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: 2nd International Workshop on Spin Mechanics
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果の発見と磁性絶縁体の熱電変換応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 仙台青葉工業クラブ第38回講演同好会
  • 発表場所: エルソーラ仙台（宮城県仙台市青葉区）
  • 年月日: 2014-05-11
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果とスピン熱物理の展開 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: ALPS, MERIT共催ワークショップ「物理工学の新展開」
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2014-04-04
  • 招待講演
• [学会発表] Longitudinal spin Seebeck effect
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Spin Seebeck effect
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: The 32nd International Conference of Thermoelectrics
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] スピン流とスピンゼーベック効果
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第7回 CROSSroads ～機能する界面、反応する表面～
  • 発表場所: 東海
  • 招待講演
• [学会発表] Spin Seebeck effect: fundamentals and applications
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: SPIE Optics + Photonics 2013
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Generation of spin currents from heat, sound, and light
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: KITP conference "Concepts in Spintronics"
  • 発表場所: Santa Barbara, USA
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第5回 マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 仙台
  • 招待講演
• [学会発表] スピンゼーベック効果の発見とスピン熱流物理の展開
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第7回 物性科学領域横断研究会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] Spin Seebeck effect and spin-current-driven thermoelectric generation
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 絶縁体を用いた熱・音・光によるスピン流生成
  • 著者名/発表者名: 内田健一
  • 学会等名: 第3回 固体中のディラック電子研究会
  • 発表場所: 兵庫
  • 招待講演
• [学会発表] Spin-current generation from heat, sound and light
  • 著者名/発表者名: K. Uchida
  • 学会等名: 14th REIMEI Workshop on Spin Currents and Related Phenomena
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 招待講演
• [図書] サーマルマネジメント ～余熱・排熱の制御と有効利用～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 内田健一、齊藤英治 他
  • 総ページ数: 636
  • 出版者: エヌ・ティー・エス出版
• [備考] http://www-lab.imr.tohoku.ac.jp/~kuchida/