Creation of spin-caloritronic Heusler alloys and their hybrid structures

自旋热电子赫斯勒合金及其混合结构的创建

基本信息

批准号：
21F21064
负责人：
内田健一
金额：
$ 1.47万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-09-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、スピン流-熱流-電流相互変換特性が最適化された「スピンカロリトロニック・ホイスラー合金」とそのハイブリッド構造の開発を進めた。2022年度は以下に示す主な成果に加えて、本研究で培った薄膜作製技術を駆使して多くの共同研究に貢献した。(1) 無磁場下で横型熱電変換が発現するSmCoFe系アモルファス磁性薄膜を開発した（Science and Technology of Advanced Materials誌に論文掲載）。この薄膜は、様々な基板上に成膜でき、非常に大きな残留磁化・保磁力を示す。コンビナトリアル薄膜作製技術を用いて連続的に組成を変化させ、SmCoFe系アモルファス磁性薄膜の異常ネルンスト係数を最適化した。(2) SmCo系アモルファス磁性薄膜に関する系統的な実験を進め、同様の特性を示す薄膜をコスパッタリングでも作製可能であることを見出した（Applied Physics Express誌に論文掲載）。(3) (1)で開発した薄膜を用いて、放射冷却と太陽光加熱によって駆動される単一材料ベースの異常ネルンストサーモパイルを開発し、その動作を実証した（Applied Physics Express誌に論文掲載）。(4) コンビナトリアル薄膜作製技術とロックインサーモグラフィ技術に基づくハイスループット材料探索法を用いて、大きな異常ネルンスト・エッチングスハウゼン係数を示すホイスラー合金の探索を進めると共に、(1)で開発した薄膜とホイスラー合金薄膜のハイブリッド構造における磁気熱電変換特性を調べた（進行中）。

在这项研究中，我们继续开发了一种具有优化自旋电流-热流-电流相互转换特性的“自旋热电子赫斯勒合金”及其混合结构。 2022财年，除了以下列出的主要成果外，我们还充分利用通过这项研究培育的薄膜制造技术，为许多联合研究项目做出了贡献。 (1)我们开发了一种基于SmCoFe的非晶磁性薄膜，该薄膜在没有磁场的情况下表现出横向热电转换（论文发表在《先进材料科学与技术》上）。这种薄膜可以沉积在各种基材上，并表现出极大的剩磁和矫顽力。我们通过使用组合薄膜制造技术不断改变成分来优化SmCoFe基非晶磁性薄膜的反常能斯特系数。 (2)我们对钐钴基非晶磁性薄膜进行了系统实验，发现通过共溅射可以制备具有相似性能的薄膜（发表于Applied Chemistry Express）。（3）利用（1）中开发的薄膜，我们开发了一种由辐射冷却和太阳能加热驱动的基于单一材料的反常能斯特热电堆，并演示了其运行（发表在《应用物理快报》）。 (4) 采用基于组合薄膜制造技术和锁定热成像技术的高通量材料搜索方法，我们将继续寻找表现出大的异常Nernst-Etchingshausen系数的Heusler合金，我们将使用我们研究了（1）中开发的薄膜和赫斯勒合金的混合结构的磁热电转换性能（正在进行中）。

项目成果

期刊论文数量（16）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Large Antisymmetric Interlayer Exchange Coupling Enabling Perpendicular Magnetization Switching by an In-Plane Magnetic Field

DOI：
10.1103/physrevapplied.17.054036
发表时间：
2022-05
期刊：
Physical Review Applied
影响因子：
4.6
作者：
Hiroto Masuda;T. Seki;Y. Yamane;R. Modak;Kenji Uchida;J. Ieda;Y. Lau;S. Fukami;K. Takanashi-K.-Takanas
通讯作者：
Hiroto Masuda;T. Seki;Y. Yamane;R. Modak;Kenji Uchida;J. Ieda;Y. Lau;S. Fukami;K. Takanashi-K.-Takanas

Phase-transition-induced giant Thomson effect for thermoelectric cooling

DOI：
10.1063/5.0077497
发表时间：
2022-03-01
期刊：
APPLIED PHYSICS REVIEWS
影响因子：
15
作者：
Modak, Rajkumar;Murata, Masayuki;Uchida, Ken-ichi
通讯作者：
Uchida, Ken-ichi

Thickness dependence of anomalous Hall and Nernst effects in Ni-Fe thin films

DOI：
10.1103/physrevb.105.214416
发表时间：
2022-06
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Takumi Yamazaki;T. Seki;R. Modak;Keita Nakagawara;T. Hirai;K. Ito;K. Uchida;K. Takanashi
通讯作者：
Takumi Yamazaki;T. Seki;R. Modak;Keita Nakagawara;T. Hirai;K. Ito;K. Uchida;K. Takanashi

中国科学技術大学(中国)

中国科学技术大学（中国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Deposition temperature dependence of thermo-spin and magneto-thermoelectric conversion in Co2MnGa films on Y3Fe5O12 and Gd3Ga5O12

DOI：
10.1063/5.0091285
发表时间：
2022-03
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
H. Mizuno;R. Modak;T. Hirai;Atsushi Takahagi;Y. Sakuraba;R. Iguchi;K. Uchida
通讯作者：
H. Mizuno;R. Modak;T. Hirai;Atsushi Takahagi;Y. Sakuraba;R. Iguchi;K. Uchida