熱によるスピン流生成メカニズムの解明

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22740210
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 研究代表者: 安立 裕人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 先端基礎研究センター, 副主任研究員 (10397903)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 磁気共鳴 / スピントロニクス / スピン流 / スピンゼーベック効果

研究概要

スピンゼーベック効果とは強磁性体中の温度勾配によりスピン圧が生成される現象であり、これにより強磁性体に貼付けられた非磁性金属内へ、数ミリメートルという巨視的スケールに渡って熱によるスピン流注入が可能となる。スピンゼーベック効果によって得られたスピン流はスピンホール効果と呼ばれる現象を通して横方向の電圧に変換されるため、スピンゼーベック効果を用いて通常の電荷ゼーベック効果と同様に熱電変換素子を構成することが可能である。この課題ではスピンゼーベック効果の微視的発現機構について理論的に研究を行い、非平衡のマグノンとフォノンがスピンゼーベック効果に重要である事を明らかとした。

研究成果

• [雑誌論文] Theory of the spin Seebeck effect (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, K. Uchida, E. Saitoh, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Reports on Progress in Physics 巻: 76 ページ: 036501[1-20]
  • DOI: 10.1088/0034-4885/76/3/036501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unidirectional spin-wave heat conveyer (2013)
  • 著者名/発表者名: T. An, V. Vasyuchka, K. Uchida, A. V. Chumak, K. Yamaguchi, K. Harii, J. Ohe, M. Jungfleisch, Y. Kajiwara, H. Adachi, B. Hillebands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 12 ページ: 549-553
  • DOI: 10.1038/nmat3628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Seebeck effect in antiferromagnets and compensated ferrimagnets (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Ohnuma, H. Adachi, E. Saitoh, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B87 ページ: 014423[1-7]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.014423
  • 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 ページ: 102002[1-23]
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.102002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear-response theory of the longitudinal spin Seebeck effect (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi and S. Maekawa
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc 巻: 62 ページ: 1753-1758
  • DOI: 10.3938/jkps.62.1753
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heat and Spin (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Maekawa and H. Adachi
  • 雑誌名: J. Korean Phys. Soc 巻: 62 ページ: 1985-1989
  • DOI: 10.3938/jkps.62.1985
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-Wave Spin Current in Magnetic Insulators (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Adachi, Y. Kajiwara, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Solid State Physics 巻: 64 ページ: 1-27
  • DOI: 10.1016/B978-0-12-408130-7.00001-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of the spin Seebeck effect in epitaxial Fe3O4 thin films (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Ramos, T. Kikkawa, K. Uchida, H. Adachi, I. Lucas, M. Aguirre, P. Algarabel, L. Morellon, S. Maekawa, E. Saitoh, and M. Ibarra
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 102 ページ: 072413[1-4]
  • DOI: 10.1063/1.4793486
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Waves, Spin Currents and Spin Seebeck Effect (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, S. Maekawa
  • 雑誌名: MAGNONICS : From Fundamentals to Applications, (Springer Topics in Applied Physics) 巻: 125 ページ: 119-128
  • DOI: 10.1007/978-3-642-30247-3_9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal spin pumping and magnon-phonon-mediated spin-Seebeck effect (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, T. Ota, H. Adachi, J. Xiao, T. Nonaka, Y. Kajiwara, G. E. W . Bauer, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 103903[1-12]
  • DOI: 10.1063/1.4716012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Acoustic spin pumping : Direct generation of spin currents from sound waves in Pt/Y3Fe5O12 hybrid structures (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Adachi, T. An, H. Nakayama, M. Toda, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 053903[1-8]
  • DOI: 10.1063/1.3688332
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-range spin Seebeck effect and acoustic spin pumping (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Adachi, T. An, T. Ota, M. Toda, B. Hillebrands, S. Maekawa, and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 737-741
  • DOI: 10.1038/nmat3099
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linear-response theory of spin Seebeck effect in ferromagnetic insulators (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B83 ページ: 094410[1-6]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.83.094410
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical study on the spin Seebeck effect (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Ohe, H. Adachi, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Phys. Rev 巻: B83 ページ: 115118[1-5]
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.83.115118
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi, K. Uchida, E. Saitoh, J. Ohe, S. Takahashi, and S. Maekawa
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 252506[1-3]
  • DOI: 10.1063/1.3529944
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin Seebeck insulator (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, J. Xiao, H. Adachi, J. Ohe, S. Takahashi, J. Ieda, T. Ota, Y. Kajiwara, H. Umezawa, H. Kawai, G. E. W. Bauer, S. Maekawa and E. Saitoh
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 9 ページ: 894-897
  • DOI: 10.1038/nmat2856
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of longitudinal spin-Seebeck effect in magnetic insulators (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Uchida, H. Adachi, T. Ota, H. Nakayama, S. Maekawa and E. Saitoh
  • 雑誌名: Phys. Lett 巻: 97 ページ: 172505[1-3]
  • DOI: 10.1063/1.3507386
  • 査読あり
• [学会発表] Theory of Spin Heat Conveyer and Spin Seebeck Effect (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: REIMEI Workshop 2014
  • 発表場所: Grenoble, France
  • 年月日: 20140210-13
• [学会発表] Spin Seebeck Effect and Spin Heat Conveyer (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: RIKEN-APW Joint Workshop
  • 発表場所: RIKEN, Wako, Japan
  • 年月日: 20140123-25
• [学会発表] スピン波による一方向性熱輸送の理論 (2014)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Efficiency of a spin-Seebeck thermoelectric device (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: Spin Caloritronics V Conference
  • 発表場所: Columbus, U.S.A
  • 年月日: 20130513-15
• [学会発表] 熱とスピン流 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本磁気学会第193回研究会/第47回スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 発表場所: お茶の水
  • 年月日: 2013-12-17
• [学会発表] 音響スピンポンピングの理論 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] フォノンとスピンゼーベック効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会シンポジウム"フォノンの理解・制御によるエレクトロニクスの新展開"
  • 発表場所: 広島
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 縦型スピンゼーベック効果の理論II (2012)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
  • 年月日: 20120324-27
• [学会発表] スピンゼーベック熱電素子の効率の理論 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 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: 2012-09-19
• [学会発表] Theory of the longitudinal spin Seebeck effect (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: Spin Caloritronics IV
  • 発表場所: IMR Tohoku Univ
  • 年月日: 2012-06-05
• [学会発表] Are only phonons relevant to the long-range nature of the spin Seebeck effect? (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: Spin Caloritronics III
  • 発表場所: Lorentz Center, Leiden, Netherlands
  • 年月日: 20110509-13
• [学会発表] Theory of phonon-drag spin Seebeck effect (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Adachi
  • 学会等名: The 4th annual showcase of materials-allied research at The Ohio State University
  • 発表場所: Columbus, Ohio, USA
  • 年月日: 2011-09-12
• [学会発表] スピンゼーベック効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 安立裕人
  • 学会等名: 日本磁気学会第33回スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 発表場所: 御茶の水
  • 年月日: 2011-01-23
• [備考]
  • URL: http://asrc.jaea.go.jp/soshiki/gr/morigr/adachi/index.html