スピンペルチェ効果の現象解明のためのマイクロスケール多物性同時計測手法の構築

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本研究はスピン流による熱流生成現象「スピンペルチェ効果」の生成過程の実験的実証を目的としている．本年度は，これまでに構築した反射光強度測定に基づく測温法（ロックインサーモリフレクタンス法）の確度向上，スピンペルチェ効果の出力向上に向けた材料探索の2つの方向性で研究を実施した．得られた成果は以下の3点である．(1) ロックインサーモリフレクタンス法では，スピンペルチェ素子上の反射膜からの反射光強度を測定しているが，入射光がスピンペルチェ素子に到達する場合には磁気光学効果による寄生信号に留意する必要がある．そこで測定装置に偏光光学系を導入し，反射光の偏光依存性を検証したところ，磁気光学効果の影響は無視できるほど小さく，本測定法において反射光強度変化が温度変化のみに起因することを確認できた．(2) ロックインサーモリフレクタンス法を熱スピン変換評価法として確立するには，正確な温度較正が必要となる．そこで，金属の抵抗温度係数を用いた温度変化測定とロックインサーモリフレクタンス法による温度変化測定の比較により温度-反射率変化の変換係数を実験的に同定した．最終的には，Pt/イットリウム鉄ガーネット（YIG）接合系のスピンペルチェ効果測定を行い，先行研究との比較により本評価方法の妥当性を確認した．(3) 強磁性金属/YIG接合系においてスピンペルチェ効果を測定するには，磁性金属に発現する熱電効果である異常エッチングスハウゼン効果との分離が必要である． 3種類の強磁性金属（Ni，Co，NiFe）を用いた強磁性金属/YIG接合系に対し，ロックインサーモリフレクタンス法を適用した結果，温度変化におけるスピンペルチェ効果の寄与の大きさに応じて異なる周波数応答を示すことを見出し，周波数応答の解析によりスピンペルチェ効果と異常エッチングスハウゼン効果の分離が可能であることを示した．