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2013 年度 実績報告書

スピン・格子複合ダイナミクスに基づくスピン流物性の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 25707029
研究種目

若手研究(A)

研究機関東北大学

研究代表者

内田 健一  東北大学, 金属材料研究所, 助教 (50633541)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードスピンエレクトロニクス / 磁性 / 物性実験 / 音波物性
研究概要

本研究では、音波によるスピン流生成現象「音響スピンポンプ効果」を体系化することで、格子ダイナミクスに基づく新しいスピン流物理を開拓することを目的としている。音響スピンポンプ効果に関する平成25年度の主な成果は、以下の2点である。
(1)音響スピンポンプ効果の純粋測定技術の確立: 従来の音響スピンポンプ効果の測定手法では、音波生成源として用いている圧電素子の共振時の発熱により、熱由来の信号(スピンゼーベック効果)が音波誘起スピン流による信号に重畳してしまっていた。そこで本研究では、温度勾配分布を制御しながら音波誘起スピン流を観測する新しい測定手法を提案し、Pt/YIG/PZT接合を用いてそれを実証した。今回確立した実験手法により、熱効果による寄与を排除した音響スピンポンプ効果の純粋測定、及び音波誘起スピン流の定量評価が可能になった(Solid State Communications誌に論文掲載決定)。
(2)音響スピンポンプ効果の交流成分測定・時間分解測定: 格子ダイナミクス-スピン流相互作用の物理を解明するためには、これまで行ってきた直流スピン流の定常測定に加えて、音響スピンポンプ効果の交流成分測定・時間分解測定を行うことが不可欠である。本年度は、これらの測定を行うための実験系を構築し、動作確認を行った。
また、磁性絶縁体におけるスピン流-電流-熱流相関物性やスピンゼーベック効果についても詳細に研究し、音波誘起スピン流の系統的な測定を進める上での重要な知見や技術が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成25年度の成果により、音響スピンポンプ効果を体系的かつ定量的に研究するための土台が整い、研究を軌道に乗せることができた。現在はPt/YIG/PZT接合に焦点を絞って研究しているが、当初計画の一つである物質依存性測定のための準備も整っており、順次測定を開始する。

今後の研究の推進方策

平成26年度は、これまでに得られた知見・ノウハウ・実験設備を利用することで、音響スピンポンプ効果の交流成分測定・時間分解測定を中心とした系統的な実験を進め、その微視的メカニズムの解明を目指す。

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (10件) (うち招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Pure detection of the acoustic spin pumping in Pt/YIG/PZT structures2014

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida, Z. Qiu, T. Kikkawa, E. Saitoh
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 198 ページ: 26-29

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2013.10.012

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spin-relaxation modulation and spin-pumping control by transverse spin-wave spin current in Y3Fe5O122013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kajiwara, K. Uchida, D. Kikuchi, T. An, Y. Fujikawa, E. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 052404

    • DOI

      10.1063/1.4817076

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal imaging of standing spin waves2013

    • 著者名/発表者名
      T. An, K. Yamaguchi, K. Uchida, E. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 052410

    • DOI

      10.1063/1.4816737

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin mixing conductance at a well-controlled platinum/yttrium iron garnet interface2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Qiu, K. Ando, K. Uchida, Y. Kajiwara, R. Takahashi, H. Nakayama, T. An, Y. Fujikawa, E. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 092404

    • DOI

      10.1063/1.4819460

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spin current: Experimental and theoretical aspects2013

    • 著者名/発表者名
      S. Maekawa, H. Adachi, K. Uchida, J. Ieda, E. Saitoh
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 82 ページ: 102002

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.102002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experimental investigation of spin Hall effect in indium tin oxide thin film2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Qiu, T. An, K. Uchida, D. Hou, Y. Shiomi, Y. Fujikawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 103 ページ: 182404

    • DOI

      10.1063/1.4827808

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Separation of longitudinal spin Seebeck effect from anomalous Nernst effect: Determination of the origin of transverse thermoelectric voltage in metal/insulator junction2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kikkawa, K. Uchida, S. Daimon, Y. Shiomi, H. Adachi, Z. Qiu, D. Hou, X.-F. Jin, S. Maekawa, and E. Saitoh
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 88 ページ: 214403

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.214403

    • 査読あり
  • [学会発表] Longitudinal spin Seebeck effect

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      The 8th International Symposium on Metallic Multilayers
    • 発表場所
      Kyoto, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck effect

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      The 32nd International Conference of Thermoelectrics
    • 発表場所
      Kobe, Japan
    • 招待講演
  • [学会発表] スピン流とスピンゼーベック効果

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      第7回 CROSSroads ~機能する界面、反応する表面~
    • 発表場所
      東海
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck effect: fundamentals and applications

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      SPIE Optics + Photonics 2013
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] Generation of spin currents from heat, sound, and light

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      KITP conference "Concepts in Spintronics"
    • 発表場所
      Santa Barbara, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] スピンゼーベック効果

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      第5回 マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 招待講演
  • [学会発表] スピンゼーベック効果の発見とスピン熱流物理の展開

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      第7回 物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      東京
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin Seebeck effect and spin-current-driven thermoelectric generation

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      2013 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 招待講演
  • [学会発表] 絶縁体を用いた熱・音・光によるスピン流生成

    • 著者名/発表者名
      内田健一
    • 学会等名
      第3回 固体中のディラック電子研究会
    • 発表場所
      兵庫
    • 招待講演
  • [学会発表] Spin-current generation from heat, sound and light

    • 著者名/発表者名
      K. Uchida
    • 学会等名
      14th REIMEI Workshop on Spin Currents and Related Phenomena
    • 発表場所
      Grenoble, France
    • 招待講演
  • [図書] サーマルマネジメント ~余熱・排熱の制御と有効利用~2013

    • 著者名/発表者名
      内田健一、齊藤英治 他
    • 総ページ数
      636 (221-231)
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス出版

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公開日: 2015-05-28  

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