有機スピンゼーベック素子の創成

2022 年度 研究成果報告書

• 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
• キーワード: 廃熱利用 / スピン / 有機

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。

自由記述の分野

物性物理

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。