| 研究課題/領域番号 |
18K04875
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
光田 暁弘 九州大学, 理学研究院, 准教授 (20334708)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | スピントロニクス / 圧力 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は高圧下における強磁性スピン共鳴(FMR)の観測とスピン依存型熱伝導現象の観測を目指して研究を行った。
強磁性スピン共鳴の観測においては、(1)圧力セル内の限られたスペース内に効率的なアンテナを作成すること、(2)高周波信号を金属製の圧力セルの中に導入することが課題としてあげられる。(1)についてはいろいろな形状のアンテナを作成して試したが、FMR信号が小さかったり、原因不明の大きな信号によってFMR信号がかき消されたりしてなかなかうまく行かなかった。最終的には通常の測定に用いられているアンテナ形状を小型化し、電磁石をソレノイド型にすることで圧力セルの長手方向に静磁場をかけるようにしたところ、比較的状態の良いFMR信号が観測されるようになった。(2)については高周波信号をセル内に導入する際に極細の同軸ケーブルを使う必要があるが、このケーブル部から圧力媒体がもれてしまい、圧力がかからない問題が発生した。おそらく芯線を覆う絶縁皮膜が圧力に耐えられない可能性が考えられる。そこで圧力セル内の同軸ケーブルの端部にエポキシ樹脂を塗り、強度をカバーするなどして、0.4GPaぐらいまで耐えられるようにはなったが、実験によって失敗することも多く、課題を克服できていないのが現状である。
スピン依存型熱伝導現象の観測は、CoFeBとPtの積層膜に生じる電位差の原因が異常ネルンスト効果によるものなのか、スピンホール効果によるものなのかを判別するため、両効果の圧力依存性が異なる事を予想して研究を始めた。しかしながら生じると予想した電位差が観測されなかった。いろいろと考察した結果、異常ネルンスト効果に必要な温度勾配が圧力媒体の影響でほとんど生じていない可能性を検討中である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
圧力下でスピントロニクス現象を観測する初めての試みであり、実験を進めていくうちに予想外の問題がいくつか生じることとなった。FMR信号の観測においては、電磁石をスプリット型からソレノイド型に変更することで圧力セルの長手方向に磁場を印加することができるようになり、アンテナ形状を通常のものに近いものにできて、信号が綺麗に観測できるようになった。一方、現時点の問題点は、(1)圧力セル内の小さな空間に試料やアンテナを設置する必要があること、(2)測定に必要な配線が圧力に耐えられないこと、(3)圧力を加えるのに必要な圧力媒体が熱を伝えてしまうこと、などがある。(1)は克服しつつあるが、(2)(3)については今後もある程度の試行錯誤や細かな検証によって克服して行く必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在取り組んでいるFMR信号の観測はゆくゆくはスピンポンピングによる純スピン流注入の研究につながるものであり、研究が大きく発展する可能性を秘めていることからもう少し粘り強く取り組んでいきたい。また、スピン依存型熱伝導現象についてもまだ取り組み始めたばかりであり、もう少しいろいろな試料を調べることによってうまく行く方策を考えていきたい。さらに、横型スピンバルブ素子による純スピン流の圧力効果についても併せて調べることによって、いずれかのテーマである程度の成果が得られるように努めていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
FMR信号の観測が予想に反してうまく行かなかったため、測定機器の購入を見合わせ、成果発表もあまり多く行わなかった。これにより使用額が少なくなったが、その一方で、アンテナ形状の試行錯誤や圧力セルからの高周波信号の配線などを工夫するために当初の予定以上に消耗品を購入させて頂いた。
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