权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

強磁性半導体超薄膜におけるスピン依存熱電効果

超薄铁磁半导体薄膜中的自旋相关热电效应

基本信息

批准号：
15F15357
负责人：
PHAM NAM・HAI
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-11-09 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年に磁性材料と半導体材料の特長を融合できる新材料として強磁性半導体は大変注目されている。強磁性半導体においては、通常の半導体と異なり、スピンに依存する様々な熱電効果存在する。強磁性半導体におけるスピン依存熱電効果を利用すれば、従来の半導体よりも性能が格段に高い熱電材料が開発でき、高性能な熱電素子に応用できると期待されている。そこで、本研究では、常温でも強磁性が発現できる(InFe)Sb鉄系強磁性半導体薄膜を対象にスピン依存熱電効価の評価を行った。MBE法で製膜した(InFe)Sb薄膜に対して、面内スピン依存熱電効果の評価を行った。その結果、熱電の横方向電圧が面内磁化に対して、偶関数の振る舞いを示したことを観測した。また、熱電の横方向電圧の磁化方向の角度依存性および温度依存性を系統的に調べた。その結果、(InFe)Sbの薄膜の面内スピン依存熱電効果がプラナーネルンスト効果によって発生することを確認した。観測したプラナーネルンスト効果を理論的に解析するために、面内スピン依存熱伝導と面内スピン依存電気伝導現象の間にモット関係が成り立つことを仮定し、横方向熱電係数Sxyとプレナーホール抵抗率ρxyの関係を定式化した。この関係が成り立つことを証明するために、同じ(InFe)Sbの薄膜に対して、プラナーホール効果の磁化依存性および温度依存性も測定した。得られた横方向熱電係数Sxyとプレナーホール抵抗率ρxyをモット関係から導出した式で定量的に説明可能であることを明らかにした。これにより、面内スピン依存熱伝導と面内スピン依存電気伝導現象の間にモット関係が成り立つことを世界で初めて成功した。以上の研究成果が鉄系強磁性半導体のスピン依存熱電現象の評価技術や初期なデータとして貴重であり、今後の鉄系強磁性半導体のスピン依存熱電デバイスに貢献できる。

In recent years, the combination of magnetic materials and semiconductor materials has attracted great attention. Ferromagnetic semiconductors differ from ordinary semiconductors in that thermoelectric effect exists. Ferromagnetic semiconductors are highly dependent on thermoelectric properties and are expected to be used in high-performance thermoelectric materials. In this paper, we evaluate the effect of temperature dependent pyroelectricity on ferromagnetism of (InFe)Sb ferromagnetic semiconductor thin films. The MBE method is used to prepare (InFe)Sb thin films. As a result, the transverse electric voltage of the thermocouple is measured in the in-plane magnetization and in the vibration of the couple. The angle dependence and temperature dependence of the magnetization direction of the thermoelectric voltage in the transverse direction are systematically adjusted. As a result,(InFe)Sb thin film in-plane temperature dependent thermoelectric effect was confirmed. The relationship between the in-plane dependent thermal conductivity and the in-plane dependent electrical conductivity phenomena is formulated as the relationship between the transverse thermoelectric coefficient Sxy and the resistivity ρxy. This relationship is proved by the measurement of magnetization dependence and temperature dependence of (InFe)Sb thin films. The horizontal thermoelectric coefficient Sxy is obtained by deriving the quantitative relationship between resistivity ρxy and resistivity. The relationship between heat conduction and electrical conduction in the in-plane is established and the world begins to succeed. The above research results contribute to the evaluation technology of ferromagnetic-based ferromagnetic semiconductors and to the development of ferromagnetic-based semiconductors in the future.