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2012 Fiscal Year Annual Research Report

純スピン流注入による高効率な磁気冷凍技術の開発

Research Project

Project/Area Number 22246003
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

木村 崇  九州大学, 稲盛フロンティア研究センター, 教授 (80360535)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 戸川 欣彦  大阪府立大学, 21世紀科学研究機構, 准教授 (00415241)
Project Period (FY) 2010-04-01 – 2013-03-31
Keywordsスピントロニクス / 磁気熱量効果 / ナノエレクトロニクス
Research Abstract

近年の集積回路における微細化・高集積化に伴い、電子機器の発熱量が増大し熱暴走や素子破壊を引き起こす問題が深刻化している。そこで本研究では、微細電子デバイスに適用可能な、新奇な冷却技術の開発を目的とし、高エネルギー効率な磁気冷凍と純スピン流注入の融合したスピン注入型磁気冷凍技術を提案し、デバイスを試作した。純スピン流は電荷の伴わないスピンの流れであり、微細化のみならず動作電力の省エネルギー化も期待される。
スピン注入型磁気冷凍を実現するためには、①ナノ構造における磁気熱量材料の高性能化、②巨大純スピン流の生成、③磁気熱量材料へのスピン吸収効果の高効率化が必要であり、本研究では、最初にこれら3つの要素技術を確立し、最後に磁気熱量材料のスピン注入による冷却効果を検証した。
①に関しては、既に開発済みであるので、今年度は、②と③の更なる高性能化を行い、
多端子ナノピラー構造を用いて、4 mA 以上の純スピン流生成に成功し、更に、横スピン吸収と側面スピン吸収を用い、85 %超のスピン吸収効率を実現に成功した。最後に、
Gd 細線への純スピン流注入により、冷却効果に対応していると考えらえれる熱起電力の減少を検出することに成功した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (18 results)

All 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Anomalous Nernst-Ettingshausen effect in nonlocal spin valve measurement under high-bias current injection2013

    • Author(s)
      Shaojie Hu
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 87 Pages: 014424

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.87.014424

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Large pure spin current generation in metallic nanostructures2012

    • Author(s)
      Saidur Bakaul
    • Journal Title

      Applied Physics A

      Volume: 339 Pages: 7495

    • DOI

      10.1007/s00339-012-7495-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient excitation and detection of standing spin wave in Permalloy film -Demonstration of spin wave resonator-2012

    • Author(s)
      K. Kiseki
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 101 Pages: 212404

    • DOI

      10.1063/1.4766918

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ferromagnetic resonance in exchange-coupled NiFe/FeMn films and its control2012

    • Author(s)
      Shaojie Hu
    • Journal Title

      IEEE Trans. on Magn.

      Volume: 48 Pages: 2889-2891

    • DOI

      10.1109/TMAG.2012.2201925

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Noise-induced Transition of Mutual Phase Synchronization in Coupled Spin Torque Nano Oscillators2012

    • Author(s)
      K. Nakada
    • Journal Title

      IEEE Trans. on Magn.

      Volume: 48 Pages: 4558-4561

    • DOI

      10.1109/TMAG.2012.2201145

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Longitudinal and transverse spin current absorptions in a lateral spin valve structure2012

    • Author(s)
      S. Nonoguchi
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 86 Pages: 104417

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.86.104417

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Efficient inducement of bistable spin Hall effect using in-plane-magnetized V-shaped ferromagnetic wire2012

    • Author(s)
      T. Nomura
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 101 Pages: 082403

    • DOI

      10.1063/1.4747219

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nonlocal spin transports in nanopillar-based lateral spin valve2012

    • Author(s)
      S. Nonoguchi
    • Journal Title

      Applied Physics Letters

      Volume: 100 Pages: 132401

    • DOI

      10.1063/1.3698092

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Seebeck voltage in lateral FM/NM hybrid nanostructure2013

    • Author(s)
      C. Mu, S. Hu and T. Kimura
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-29
  • [Presentation] 非局所スピンバルブ測定におけるベース信号の抑制2013

    • Author(s)
      野村竜也
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] Giant pure spin current generation in non-local lateral spin valve structure by using multi-terminal injectors (CoFe)2013

    • Author(s)
      Shaojie Hu
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      20130326-20130329
  • [Presentation] Pure spin current generation using highly spin polarized Co2FeSi electrodes2012

    • Author(s)
      T. Kimura
    • Organizer
      Internatinal Conference on Magnetics
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      20120708-20120713
  • [Presentation] Pure spin current injection into a Gd wire2012

    • Author(s)
      S. Nonoguchi
    • Organizer
      Internatinal Conference on Magnetics
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      20120708-20120713
  • [Presentation] Magnetic and transport properties of submicron Gd strip2012

    • Author(s)
      S. Nonoguchi, T. Nomura, M. Hara and T. Kimura
    • Organizer
      Internatinal Conference on Magnetics
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      20120708-13
  • [Presentation] Improvement of generation efficiency of pure spin current using multi-terminal spin injection2012

    • Author(s)
      S. Hu and T. Kimura
    • Organizer
      Internatinal Conference on Magnetics
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      20120708-13
  • [Presentation] Detection of pure spin current using a nonlocal loop circuit2012

    • Author(s)
      T. Nomura
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      20120507-20120511
  • [Presentation] Noise-induced transition of mutual phase synchronization in spin torque nano oscillators2012

    • Author(s)
      K. Nakada
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      20120507-20120511
  • [Presentation] Generation of pure spin current using nano-pillar-based lateral spin valve2012

    • Author(s)
      S. Nonoguchi, T. Nomura and T. Kimura
    • Organizer
      IEEE International Magnetics Conference
    • Place of Presentation
      Vancouver, Canada
    • Year and Date
      20120507-11

URL: 

Published: 2014-07-24  

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