スピンゼーベック効果とマグノンダイナミクスの相関解明に関する研究

阐明自旋塞贝克效应与磁振子动力学相关性的研究

• 批准号: 15J08026
• 负责人: 吉川 貴史
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Tohoku University
• 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: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J08026/
• 关键词: スピンゼーベック効果; マグノン; マグノン-フォノン混成; 熱的スピン流生成機構; 熱電変換能向上; 多層膜構造

本研究は、磁性体中のマグノンやフォノンなどの素励起とスピンゼーベック効果(SSE)との関係性を解明することを主たる目的する。本現象の発現メカニズムに対する理解が深まり、SSE素子の熱電変換能を向上させるための指針が得られれば、SSE型熱電変換デバイスの実現及び、今後の環境調和型の発電技術の発展に貢献できると考えられる。平成29年度の主な成果は、以下の2点である。(1) フォノン分散を変化させたBi置換YIG (BixY3-xFe5O12)試料における測定により、SSEにおけるフォノン分散関係の持つ役割がより明確となった: 昨年度の研究において、Y3Fe5O12 (YIG)のマグノンとフォノンの分散関係の相対位置関係を反映してSSEに異常なピーク信号が現れることを見出し、この現象は長寿命なマグノン-フォノン混成粒子によって発現していることを明らかにした。本研究では、YIGのフォノン速度を小さくできる Bi置換に伴うSSEにおけるピーク信号の磁場値の変化を系統的に調べた。Bi置換量の増大に伴いピーク信号が低磁場側にシフトするという結果が観測され、この結果が、フォノン分散の変化の観点から解釈できるということを明らかにした。本研究により、SSEにおけるフォノンの持つ役割がさらに明確になり、SSEの効率を改善するという観点においても良い前進となった。(2) 強磁場・低温下のYIG/Pt接合のXMCD研究を通じて、Ptに非自明な常磁性モーメントが生じていることを明らかにした: Y3Fe5O12-白金Pt接合における強磁場(5 T)・低温(5.5 K)下のXMCD研究により、本条件下でPtに大きな常磁性モーメントが誘起されることを明らかにした。SSEなどのスピン流現象はすべて界面でのスピン変換を利用しており、ここで得られた知見は今後、スピン変換現象を理解する上で有用であるといえる。

The purpose of this study is to clarify the relationship between magnetic materials and their properties. The development of this phenomenon is deeply understood, and the thermoelectric conversion of SSE elements has been improved. The development of SSE thermoelectric conversion devices and its contribution to the development of environmentally compatible power generation technology in the future are discussed. Heisei 29 main achievements, the following 2 points (1)YIG is the best way to get rid of YIG.(BixY3-xFe5O12) Sample test, SSE test, dispersion test, and dispersion test In the past year's research, the relative position relationship between the dispersion of Y3Fe5O12 (YIG) particles and the occurrence of abnormal signals in SSE was reflected, and the phenomenon of long life was observed. In this study, YIG's magnetic field velocity is reduced, Bi displacement is accompanied by SSE's magnetic field value change and system modulation. The increase of Bi substitution quantity is accompanied by the signal from the low magnetic field side, the result is measured, the result is dispersed, and the change point is solved. This study is aimed at improving SSE efficiency and improving SSE performance. (2)XMCD Study of YIG/Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5 T)·XMCD Study of YIG/Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 T)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 T)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 K)·XMCD Study of Pt Joints in High Magnetic Field·Low Temperature (5.5 T)·XMCD Study The phenomenon of SSE is not only useful for understanding the phenomenon of SSE but also useful for understanding it.

项目成果

Observation of a phonon anomaly in the spin Seebeck effect

自旋塞贝克效应中声子异常的观察

• 发表时间: 2016
• 作者: T. Kikkawa;K. Shen;B. Flebus;R. A. Duine;K. Uchida;Z. Qiu;G. E. W. Bauer;and E. Saitoh
• 通讯作者: and E. Saitoh

Thermoelectric Generation Based on Spin Seebeck Effects

• DOI: 10.1109/jproc.2016.2535167
• 发表时间: 2016-04
• 期刊: Proceedings of the IEEE
• 影响因子: 20.6
• 作者: K. Uchida;H. Adachi;T. Kikkawa;A. Kirihara;M. Ishida;S. Yorozu;S. Maekawa;E. Saitoh

Observation of inverse spin Hall effect in ferromagnetic FePt alloys using spin Seebeck effect

• DOI: 10.1063/1.4929691
• 发表时间: 2015-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Seki;K. Uchida;T. Kikkawa;Z. Qiu;E. Saitoh;K. Takanashi

Evaluation of thermal gradients in longitudinal spin Seebeck effect measurements

• DOI: 10.1063/1.4916762
• 发表时间: 2015-05-07
• 期刊: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Sola, A.;Kuepferling, M.;Saitoh, E.
• 通讯作者: Saitoh, E.

Enhancement of anomalous Nernst effects in metallic multilayers free from proximity-induced magnetism

• DOI: 10.1103/physrevb.92.094414
• 发表时间: 2015-09
• 期刊: Physical Review B
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Uchida;T. Kikkawa;T. Seki;T. Oyake;J. Shiomi;Z. Qiu;K. Takanashi;E. Saitoh