電場によるスピンカロリトロニクス機能の制御

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電荷・スピン・熱流が結合する物理現象及びそれらの制御を対象とするスピンカロリトロニクス分野において、電流から発熱・吸熱を生じるペルチェ現象は中核的な現象の一つである。本年度においては、反強磁性/強磁性間の一次磁気相転移を示す遷移金属化合物 (Mn, Cr)2Sbの単結晶バルク試料において、磁気相接合構造を利用した単一物質ペルチェ効果の観測に成功した。具体的な実験方法と成果は以下の通りである。チップヒーターを用い、単結晶試料にパルス加熱を局所的に印加することよって、部分的な相転移を誘起し、反強磁性/強磁性の磁気相が単一物質中で接合する構造を作製した。更に、作製した磁気相接合構造に電流を印加することによって、世界で初めて磁気相接合界面におけるペルチェ効果の観測に成功した。これらの観測結果は、FreeFEMを用いた有限要素法解析により、確かに磁気秩序相接合部分でのペルチェ効果に由来していると確認された。また、本研究において観測された単一物質ペルチェ効果は、申請者が以前に明らかにした本物質における磁気相転移に伴う熱電特性の変化と整合的な結果を与えていることが確認された。以上の結果は、国際学会LT29にて発表され、Scientific Reports誌から出版された。