巨視的量子系における新奇スピン熱電効果の開拓

宏观量子系统中新型自旋热电效应的探索

基本信息

批准号：
19J13544
负责人：
埋田真樹
金额：
$ 1.34万
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J13544/
关键词：
スピン流超伝導共振器熱電効果

项目摘要

最終年度の主な研究成果としては、１）低温におけるマイクロ波プローブ用ロッドの作製とその試用、ならびに２）マイクロ波共振器技術の確立である。１については、前年度に確立した、電流誘起のスピン流を、強磁性共鳴の緩和変調現象を介して検出する測定技術を、超伝導転移が生じる低温域にまで拡張するため、クライオスタット用のマイクロ波プローブ用ロッドの作製に取り組んだ。試料には、初年度に作製し、RHEED振動と伝導測定による試料評価を終えた、NbSe2/Bi二層膜に検出用のNi80Fe20を蒸着して用いた。結果、本試料はラシュバ効果による三重項状態の実現が先行研究によって予期されていたが、温度依存性からは有意な信号を検出することはできなかった。原因として、スピン流の拡散長に対し磁性体の膜厚が厚すぎることが考えられるが、ロッドに用いた導波路の検出感度は磁性体の膜厚に強く依存することから、その改良に時間を要し、信号の発見にまでは至らなかった。２については、研究課題の遂行の過程で得た高周波技術を応用し、平面型のマイクロ波共振器の作製に取り組んだ。構造は伝搬するマイクロ波の波長に強く依存することから、導波路長を調整することで、必要な周波数でモードを持つような共振器技術を確立した。次に作製した共振器を用いることで、スピネルフェライトにおけるマグノン-フォトン結合を達成した。試料は共同研究として提供されたものを用い、マイクロ波の共振モードと励起されたキッテルモード及びスピン波モードとの間に明瞭な擬交差が生じることを確認した。本成果は、近年注目が集まるスピンキャビトロニクスの分野において、材料探索の可能性を見出し、物質の構造やエネルギー緩和の機構に考察の余地を与えるものである。

最后一年的主要研究成果是1）低温下微波探针棒的制作和试用，2）微波谐振器技术的建立。关于1，为了将前一年建立的通过铁磁共振的弛豫调制现象检测电流感应自旋电流的测量技术扩展到发生超导转变的低温区域，我们将开发一种微型传感器。制作波探头的棒。使用的样品是第一年制备的NbSe2/Bi双层薄膜，并通过RHEED振动和传导测量进行评估，并沉积Ni80Fe20进行检测。因此，尽管之前的研究预测该样品将由于拉什巴效应而达到三重态，但没有从温度依赖性中检测到显着的信号。原因可能是磁性材料的膜厚相对于自旋电流的扩散长度太厚，但由于棒中使用的波导的检测灵敏度强烈依赖于磁性材料的膜厚，因此需要时间来改进它。但是，信号没有被发现。关于2，我们应用了在我们的研究项目过程中获得的高频技术来创建平面微波谐振器。由于结构在很大程度上取决于传播微波的波长，因此我们建立了一种谐振器技术，通过调整波导长度来创建所需频率的模式。接下来，通过使用制造的谐振器，我们在尖晶石铁氧体中实现了磁子-光子耦合。使用作为联合研究项目的一部分提供的样本，我们确认微波谐振模式与激发的基特尔模式和自旋波模式之间发生了明显的伪交叉。这一结果揭示了近年来备受关注的自旋空电子学领域材料探索的可能性，为材料结构和能量弛豫机制的思考提供了空间。