Development of giant pure spin current generation technique for energy harvesting.

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06929
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 沖 宗一郎 大阪大学, 基礎工学研究科, 特任研究員(常勤) (40780838)
• Project Period (FY): 2016-08-26 – 2018-03-31
• Keywords: スピントロニクス / ホイスラー合金

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、代表者が有する低温MBE法を応用した組成制御技術を用いることにより、Si基板上に作製した種々の単結晶ホイスラー合金の組成と、熱流誘起スピン生成効果の性能指数である「スピン依存ゼーベック係数」の相関関係を見出し、スピン偏極率とスピン依存ゼーベック係数の両立が可能な材料の探索を目的とし、前年度において結晶ホイスラー合金薄膜の電極を数百nm以下の距離に２つ配置した横型ナノスピン素子の作製プロセスと、新たに構築した交流電流源とロックインアンプを有する測定系において電圧変化が1μV以下の熱流誘起のスピン信号も観測可能な手法を確立した。
本年度までにCoとFeの組成比を段階的に変化させた単結晶ホイスラー合金Co2FeSi, Fe2CoSi, Fe3Siを用いた横型ナノスピン素子を作製し、電流誘起スピン流の観測から、スピン偏極率が過去に代表者らが明らかにしたものと同様に順に小さくなることを確認した素子で、スピン依存ゼーベック効果を観測し、その大小関係はスピン偏極率と異なり、Co2FeSi, Fe3Si, Fe2CoSiの順に小さくなることを明らかにし、さらにスピン依存ゼーベック効果の逆効果であるスピン流誘起熱流生成「スピン依存ペルチェ効果」の観測も同様に試み、その大小関係がスピン依存ゼーベック効果と同様であることも明らかにした。
以上の結果は単結晶ホイスラー合金Co2FeSi, Fe2CoSi, Fe3Siにおいて、Co2FeSiがスピン偏極率・スピン依存ゼーベック係数ともに高い値を有することを示しており、一般的な熱電効果と同様にスピン依存ペルチェ係数がスピン依存ゼーベック係数に比例する関係であることを示唆する結果である。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。