スピン軌道相互作用系におけるスピンネルンスト効果の理論と観測

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560004
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用物性・結晶工学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 白崎 良演 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (90251751)
• 研究分担者: 羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402) ; 中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30311210) ; 遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515) ; 長谷川 靖洋 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60334158)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: スピントロニクス

研究概要

固体物質中のキャリアにスピン軌道相互作用が働く場合、その物質に熱伝導を与えると、熱流に垂直にスピン流が現れるスピンネルンスト効果が起こる可能性がある。我々は、スピン軌道相互作用が働くナノスケールの物理系の電子状態を調べ、材料に熱伝導を与えたときの輸送現象に対する不純物の効果とフォノンドラッグ効果を理論的に考察した。また、ワイヤ径が数百nm程度のBi単結晶ナノワイヤを製作し、その電子物性を測定した。

研究成果

• [雑誌論文] Current-induced cooling phenomenon in a two-dimensional electron gas under a magnetic field (2013)
  • 著者名/発表者名: Naomi Hirayama, Akira Endo, Kazuhiro Fujita, Yasuhiro Hasegawa, Naomichi Hatano, Hiroaki Nakamura, Ryoen Shirasaki and Kenji Yonemitsu
  • 雑誌名: Journal of Low Temperature Physics 巻: 171巻
  • DOI: DOI:10.1007/s10909-012-0852-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Commensurability Oscillations in theRadio-Frequency Conductivity of UnidirectionalLateral Superlattices:Measurement of AnisotropicConductivity by Coplanar Waveguide (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Endo, Toshiyuki Kaj ioka, and YasuhiroIye
  • 雑誌名: Joumal ofthe Physical Society ofJapan 巻: 82巻 ページ: 054710(1-7)
  • DOI: DOI:10.7566/JPSJ,82.054710
  • 査読あり
• [雑誌論文] DiffUsion Thermopower of Quantum Hall StatesMeasured in Corbino Geometry (2013)
  • 著者名/発表者名: Shuhei Kobayakawa, Akira Endo, and YasuhiroIye
  • 雑誌名: Journal of thePhysical Society ofJapan 巻: 82巻 ページ: 053702(1-4)
  • DOI: DOI:10.7566/JPSJ,82.053702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shubnikov-de Haas oscillations inindividual single-crystal bismuth nanowires encasedin quartz template (2013)
  • 著者名/発表者名: Fumiaki Tsunemi, Masayuki Murata, YusukeSaito, Katsuhito Shirota,Yasuhiro Hasegawa,Takashi Komine
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 6巻 ページ: 045002(1-4)
  • DOI: DOI:10.7567/APEX,6.045002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermomagnetic Effect inthe Quantum Hall System (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoen Shirasaki, Akira Endo, Naomichi Hatano,and Hiroaki Nakamura
  • 雑誌名: Joumal ofELECTRONIC MATERIALS 巻: 41巻 ページ: 1540-1545
  • DOI: DOI:10.1007/sl1664-011-1880-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport-coefficient dependence of current-induced cooling effect in a two-dimensional electron gas (2012)
  • 著者名/発表者名: Naomi Hirayama, Akira Endo, Kazuhiro Fujita, Yasuhiro Hasegawa, Naomichi Hatano, Hiroaki Nakamura Ryoen Shirasaki and Kenji Yonemitsu
  • 雑誌名: Journal of ELECTRONIC MATERIALS 巻: 41巻 ページ: 1535-1539
  • DOI: DOI:10.1007/sll664-Oll-1850-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation ofbismuth nanowire encased in quartz template for Hallmeasurements using focused ion beam processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Murata, Yasuhiro Hasegawa, TakashiKomine and Tomohiro Kobayashi
  • 雑誌名: Nanoscale Research Letters 巻: 7巻 ページ: 505(1-6)
  • DOI: DOI:10.1186/1556-276X-7-505
  • 査読あり
• [雑誌論文] Four-Wire Resistance Measurements of a BismuthNanowire Encased in a Quartz Template utilizingFocused Ion Beam Processing (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Murata, Hiroya Yamamoto, FumiakiTsunemi, Yasuhiro Hasegawa, Takashi Komine
  • 雑誌名: Joumal of ElectronicMaterials 巻: 41巻 ページ: 1442-1449
  • DOI: DOI:10.1007/s11664-Ol2-1986-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal orientation andtransport properties ofa633-nm-diameterbismuth nanowire (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Hasegawa, Daiki Nakamura,Masayuki Murata and HiroyaYamamoto,Takashi Komine, Takashi Taguchi andShinichiro Nakamura
  • 雑誌名: Joumal of Electronic Materials 巻: 40巻 ページ: 1005-1009
  • DOI: DOI:10.1007fsl1664-OlO-1480-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Oscillations of Thermoelectric Effectsin a Pseudo-one-dimensional Electron Gas with a Spin-Orbit Interaction (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Nakamura, Naomichi Hatano,Ryoen Shirasaki, Naomi Hirayama, Kenji Yonemitsu
  • 雑誌名: Journal of ElectricMaterial 巻: 40巻 ページ: 601(5pp)
  • DOI: DOI:10.1007/sll664-OlO-1470-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Distribution inTwo-Dimensional Electron Gases under a StrongMagnetic Field (2011)
  • 著者名/発表者名: Naomi Hirayama, Akira Endo, KazuhiroFujita, Yasuhiro Hasegawa, Naomichi Hatano,Hiroaki Nakamura, Kenji Yonemitsu
  • 雑誌名: Joumal ofElectric Material 巻: 40巻 ページ: 529(4pp)
  • DOI: DOI:10.1007/sll664-OlO-1427-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical stUdy ofeffect ofscattering Process on transport properties in Binanowires (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuki Ichige, Tsuyoshi Matsumoto, TakashiKomine, Ryuji Sugita, Tomosuke Aono,Masayuki Murata, Daiki Nakamura and YasuhiroHasegawa
  • 雑誌名: Joumal of Electronic Materials 巻: 40巻 ページ: 523-528
  • DOI: DOI:10.1007fsl1664-OlO-1426-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric propeties for singlecrystal bismuth nanowires using a mean free pathlimitation model (2011)
  • 著者名/発表者名: Daiki Nakamura, Yasuhiro Hasegawa,Masayuki Murata, Hiroya Yamamoto, TakashiKomine
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 110巻 ページ: 053702(1-6)
  • DOI: DOI:10.1063/13630014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Distribution in Nano-Devicesunder a Strong Magnetic Field (2011)
  • 著者名/発表者名: Naomi Hirayama, Akira Endo, Kazuhiro Fujita, Yasuhiro Hasegawa, Naomichi Hatano, Hiroaki Nakamaura, Ryoen Shirasaki
  • 雑誌名: Computer Physics Communications 巻: 182巻 ページ: 90-92
  • DOI: DOI:10.1016/j.cpc.2010.07.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Resonant states of openquantum systems (2010)
  • 著者名/発表者名: 羽田野直道
  • 雑誌名: Progress oftheoreticalphysics supplement 巻: 184巻 ページ: 497-515
  • DOI: DOI:10.1143/PTPS.184.497
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical nanocontact betweenbismuth nanowire edges and electrodes (2010)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Murata, Daiki Nakamura andYasuhiro Hasegawa, Takashi Komine, DaisukeUematsu, Shinichiro Nakamura and Takashi Taguchi
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 39巻 ページ: 1536-1542
  • DOI: DOI:10.1007/s11664-010-1282-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties of a 593 nmindividual bismuth nanowire prepared using aquartz template (2010)
  • 著者名/発表者名: Daiki Nakamura, Masayuki Murata, Yasuhiro Hasegawa, Takashi Komine, Daisuke Uematsu, Shinichiro Nakamura, Takashi Taguchi
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: 39巻 ページ: 1600-1605
  • DOI: DOI:10.1007/s11664-009-1045-3
  • 査読あり
• [学会発表] 量子化磁場下におけるビスマスナノワイヤの熱電特性とワイヤ径および温度依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平山尚美,遠藤彰,羽田野直道
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会(27axQ-11)
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 高周波加熱を利用した量子ホール領域での熱電効果の測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小早川周平,藤田和博,遠藤彰,家泰弘
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会(27aXQ-9)
  • 発表場所: 広島大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Biナノワイヤー上へのホール測定用局所電極の作製と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田正行,常見文昭,齋藤佑介,代田雄人,藤原啓資,長谷川靖洋,小峰啓史
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 石英テンプレート中のBiナノワイヤー熱伝導率測定法の開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川靖洋,谷川靖洋,常見文昭,村田正行,齋蘭右介,代田雄人,小峰啓史,DamesChris
  • 学会等名: 第60回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] A process forthermal conductivity measurement of anindividual bismuth nanowire in quartz template (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Hasegawa, Masayuki Murata,Fumiaki Tsunemi, Takashi Komine, ChrisDames, Javier E. Garay
  • 学会等名: 31th lnternational Conference onThermoelectrics
  • 発表場所: デンマーク・オーボルー
  • 年月日: 20120708-20120712
• [学会発表] Dependence of temperature coefficient of resistivity on individual and single-crystalbismuth nanowires (2012)
  • 著者名/発表者名: Masayuki Murata, Fumiaki Tsunemi,Yasuhiro Hasegawa and Takashi Komine
  • 学会等名: 31th International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: デンマーク・オーボルー
  • 年月日: 20120708-20120712
• [学会発表] 量子ホール領域におけるペルチェ効果の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田和博,遠藤彰,家泰弘,勝本信吾
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Biナノワイヤー熱電変換素子の抵抗率の温度依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田正行,常見文昭,長谷川靖洋,小峰啓史
  • 学会等名: 第9回熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] Biナノワイヤー熱電変換素子のShubnikov-de Hass振動測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 常見文昭,村田正行,長谷川靖洋,小峰啓史,遠藤彰
  • 学会等名: 第9回熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2012-08-27
• [学会発表] 量子ホール系の直流電流加熱による熱起電力:充填率および電流・磁場方向依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤田和博、遠藤彰、勝本信吾、家泰弘
  • 学会等名: 日本物理学会2012年第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Theoretical study of thermoelectric and thermomagnetic characteristics of bismuth nanowires under a quantizing magnetic field (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Hirayama, A. Endo, K. Fujita, Y. Hasegawa, N. Hatano, H. Nakamura, R. Shirasaki and K. Yonemitsu
  • 学会等名: Simulation and Manipulation of Quantum Systems for Information Processing
  • 発表場所: ドイツ
  • 年月日: 20111017-20111019
• [学会発表] Theoretical study of thermoelectric and thermomagnetic characteristics of Bismuth nanowires under a quantizing magnetic field (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Hirayama, A. Endo, K. Fujita, Y. Hasegawa, N. Hatano, H. Nakamura, R. Shirasaki and K. Yonemitsu
  • 学会等名: NATO Advanced Research Workshop on New materials for thermoelectric applications: theory and experiment 2011
  • 発表場所: クロアチア
  • 年月日: 20110920-20110925
• [学会発表] 量子ホール系における電流加熱時電子温度の空間分布と発生する熱起電力 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田和博、遠藤彰、勝本信吾、家泰弘
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] ビスマスナノワイヤーの量子化磁場下での熱電特性の理論計算 (2011)
  • 著者名/発表者名: 平山尚美、遠藤彰、藤田和博、長谷川靖洋、羽田野直道、中村浩章、白崎良演、米満賢治
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] 単結晶ビスマスナノワイヤーのShubnikov-de Haas振動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 常見文昭,村田正行,長谷川靖洋,小峰啓史,遠藤彰
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] Spatial distribution of electron temperatures induced by a current in the quantum Hall regime (2011)
  • 著者名/発表者名: Fujita, A. Endo, S. Katsumoto, Y. Iye
  • 学会等名: 19th Int. Conf. on Electronic Properties of Two-Dimensional Systems (EP2DS19) 2011
  • 発表場所: Tallahassee FL. USA
  • 年月日: 2011-07-25
• [学会発表] Thermomagnetic effect in the quantum hall system (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryoen Shirasaki, Akira Endo, Naomichi Hatano, and Hiroaki Nakamura
  • 学会等名: 30th International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: トラバースシティ, USA
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] Transport-coefficient dependence of current-induced cooling effect in a two-dimensional electron gas (2011)
  • 著者名/発表者名: Naomi Hirayama, Akira Endo, Kazuhiro Fujita, Yasuhiro Hasegawa, Naomichi Hatano, Hiroaki Nakamura, Ryoen Shirasak and Kenji Yonemitsu
  • 学会等名: 30th International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: トラバースシティ, USA
  • 年月日: 2011-07-18
• [学会発表] 量子ホール系における電流加熱時電子温度の空間分布の充填率依存性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤田和博、遠藤彰、勝本信吾、家泰弘
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 擬一次元スピン軌道相互作用系の熱電効果における量子振動 (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村浩章,白崎良演, 羽田野直道, 米満賢治, 平山尚美
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 電流加熱時の磁場中極低温2次元電子系の温度分布と電位分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 平山尚美、遠藤彰、藤田和博、長谷川靖洋、羽田野直道、中村浩章、白崎良演
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Experimental verification of the Mott relation in the thermoelectric effect of the quantum Hall systems (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Fujita, A. Endo, S. Katsumoto, Y. Iye
  • 学会等名: 30-th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: COEX, Seoul,Korea
  • 年月日: 2010-07-29
• [学会発表] Measurement of thermoelectric power in unidirectional lateral superlattices (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Endo, Y. Iye
  • 学会等名: 30-th Int. Conf. on the Physics of Semiconductors
  • 発表場所: COEX, Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-27