強磁性半導体超薄膜におけるスピン依存熱電効果

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15F15357
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: PHAM NAM・HAI 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (50571717)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): BUI CONG TINH 東京工業大学, 理工学研究科, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2015-11-09 – 2018-03-31
• Keywords: 強磁性半導体 / スピンゼーベック効果 / プラナーNernst効果 / 異常Nernst効果

Outline of Annual Research Achievements

強磁性半導体薄膜の結晶成長およびスピン依存熱電効果の測定装置の構築を行った。

(1)強磁性半導体薄膜の結晶成長：分子線エピキタシャル結晶成長法(MBE法）を使って、高いキュリー温度が期待できる強磁性半導体(Ga,Fe)Sbの結晶成長を行った。磁気光学効果を用いて評価したところ、室温を超えた強磁性が得られた。

(2)測定装置の構築：スピン依存熱電効果の測定に向けて、強磁性半導体薄膜の局所温度センサーおよび精密に制御できる局所熱源の設計を行った。また、Ｈｅフロー冷凍機を用いた測定装置の構築を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

室温を超えた強磁性薄膜が得られた。また、スピン依存熱電効果を評価するための局所温度センサーと精密に制御できる局所熱源および測定装置の構築が完成した。

Strategy for Future Research Activity

(1)強磁性半導体薄膜におけるスピン依存熱伝効果の評価
作製した強磁性半導体薄膜において、熱源によって発生したスピン流によるスピンゼーベック効果、プラナーNernst効果および異常Nernst効果の評価を行う。また、熱電効果の磁化角度依存性、外部磁場依存性および温度依存性を系統的に調べることによって、スピンゼーベック効果、プラナーNernst効果および異常Nernst効果のそれぞれの成分を分離する。具体的に、スピンゼーベック効果および異常Nernst効果を磁化の奇関数成分、プラナーNernst効果を磁化の偶関数成分から分離できる。さらに、スピンゼーベック効果と異常Nernst効果を温度勾配の面内・面直依存性から分離できる。

(2)スピン依存熱電効果のメカニズムの解明
さらに、スピンゼーベック効果の発生メカニズムを調べるために、強磁性半導体の磁気特性および電気伝導特性を変化させ、スピンゼーベック効果の振る舞いを系統的に調べることによってその起源を明らかにする。