研究課題
本研究の目的は、固体金属やイオン液体において、巨大熱電効果などの革新的な熱磁気機能を創出することである。今年度は、Co薄膜に絶縁体であるMgOのナノメートルサイズ微粒子を分散させたグラニュラー薄膜の異常ネルンスト効果を調べた。MgO基板上に成長した膜厚100 nmのCo-MgOグラニュラー薄膜を用いて、薄膜面内方向に熱勾配、薄膜面直に方向に外部磁場を印加し、ネルンスト効果の測定を行った。その結果、異常ルンスト効果の効率を表す指標の一つである異常ネルンスト角の大きさが、MgOの添加量の増加に従って増加し、MgOを添加していないCo薄膜における異常ネルンスト角の大きさに対して最大で3倍以上にまで大きく増加することが分かった。また、ナノ・マイクロスケールの網目状構造を有するSnSe薄膜を作製し、その熱電効果を測定した。SnSeを大気中でアニールをすることで、SnSeの電荷量を制御し、ゼーベック係数が正から負へ変化することを確認した。この結果は、p型半導体であるSnSeの表面が酸化によりn型へ変化したことを示唆しており、アニールによりp型、n型を自在に制御できることが明らかになった。非一様な磁化構造を有するカイラル磁性体に対する熱電効果について理論的研究も行った。1次元的な螺旋磁性体中を流れる伝導電子スピン流の非相反性が存在することを示した。スピン波によるスピンポンピング効果の増強に関する計算を行い、スピン起電力によって一様磁化の場合に比べ2倍以上の電流が得られることを明らかにした。2次元磁気渦構造を持ったスカーミオンと呼ばれる磁化構造に対しても計算を行い、磁気異方性が存在する場合に、スカーミオンが非対称な構造をとることを明らかにした。スカーミオンによって、スピン波のホール効果と伝導電子のホール効果が同時に起こることを示し、大きな異常ネルンスト効果が得られることを明らかにした。
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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