スピンペルチェ効果の現象解明のためのマイクロスケール多物性同時計測手法の構築

构建微尺度多物理场同时测量方法来阐明自旋珀耳帖效应现象

基本信息

批准号：
18J23465
负责人：
山崎匠
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究はスピン流による熱流生成現象「スピンペルチェ効果」の生成過程の実験的実証を目的としている．本年度は，これまでに構築した反射光強度測定に基づく測温法（ロックインサーモリフレクタンス法）の確度向上，スピンペルチェ効果の出力向上に向けた材料探索の2つの方向性で研究を実施した．得られた成果は以下の3点である．(1) ロックインサーモリフレクタンス法では，スピンペルチェ素子上の反射膜からの反射光強度を測定しているが，入射光がスピンペルチェ素子に到達する場合には磁気光学効果による寄生信号に留意する必要がある．そこで測定装置に偏光光学系を導入し，反射光の偏光依存性を検証したところ，磁気光学効果の影響は無視できるほど小さく，本測定法において反射光強度変化が温度変化のみに起因することを確認できた．(2) ロックインサーモリフレクタンス法を熱スピン変換評価法として確立するには，正確な温度較正が必要となる．そこで，金属の抵抗温度係数を用いた温度変化測定とロックインサーモリフレクタンス法による温度変化測定の比較により温度-反射率変化の変換係数を実験的に同定した．最終的には，Pt/イットリウム鉄ガーネット（YIG）接合系のスピンペルチェ効果測定を行い，先行研究との比較により本評価方法の妥当性を確認した．(3) 強磁性金属/YIG接合系においてスピンペルチェ効果を測定するには，磁性金属に発現する熱電効果である異常エッチングスハウゼン効果との分離が必要である． 3種類の強磁性金属（Ni，Co，NiFe）を用いた強磁性金属/YIG接合系に対し，ロックインサーモリフレクタンス法を適用した結果，温度変化におけるスピンペルチェ効果の寄与の大きさに応じて異なる周波数応答を示すことを見出し，周波数応答の解析によりスピンペルチェ効果と異常エッチングスハウゼン効果の分離が可能であることを示した．

本研究的目的是通过实验证明自旋珀耳帖效应的产生过程，这是一种由自旋电流引起的热流产生现象。今年，我们在两个方向进行了研究：提高我们迄今为止开发的基于反射光强度测量的温度测量方法（锁定热反射方法）的精度，以及寻找材料以提高自旋珀耳帖的输出影响。 ..得到的结果有以下三点。 (1) 在锁定热反射法中，测量来自自旋帕尔贴元件上的反射膜的反射光的强度，但是当入射光到达自旋帕尔贴元件时，必须消除由于磁光效应而产生的寄生信号。考虑到这样做是必要的。因此，当我们在测量装置中引入偏振光学系统并验证反射光的偏振依赖性时，我们发现磁光效应的影响很小，可以忽略不计，表明这种测量方法中反射光强度的变化我能够确认这只是由温度变化引起的。 (2)建立锁定热反射法作为热自旋转换评估方法需要精确的温度校准。因此，我们通过比较使用金属电阻温度系数的温度变化测量和使用锁定热反射法的温度变化测量，通过实验确定了温度-反射率变化的转换系数。最后，我们测量了Pt/钇铁石榴石（YIG）结系统的自旋帕尔贴效应，并通过与前人研究的比较证实了该评估方法的有效性。 (3) 为了测量铁磁金属/YIG结系统中的自旋珀耳帖效应，有必要将其与反常蚀刻斯豪森效应分开，反常蚀刻斯豪森效应是磁性金属中发生的热电效应。通过将锁定热反射方法应用于使用三种铁磁金属（Ni、Co 和 NiFe）的铁磁金属/YIG 结系统，我们发现自旋珀耳帖效应和反常蚀刻肖森效应可以通过分析频率响应来分离。

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

強磁性金属中のスピンホール効果を用いたスピンペルチェ効果

利用铁磁金属中的自旋霍尔效应的自旋帕尔贴效应

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
後藤ゆきみ;三浦達哉;細野元気;児玉大樹;高萩敦，山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一;三浦達哉;三浦達哉;三浦達哉;井口亮，山﨑匠，長野方星，内田健一
通讯作者：
井口亮，山﨑匠，長野方星，内田健一

サーモリフレクタンスを用いた熱スピン変換効率の評価手法の開発－広帯域光源の適用と温度変化測定の較正－

开发利用热反射的热自旋转换效率评价方法 - 宽带光源的应用和温度变化测量的校准 -

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
後藤ゆきみ;三浦達哉;細野元気;児玉大樹;高萩敦，山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一
通讯作者：
高萩敦，山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一

サーモリフレクタンスを用いた磁性体の熱電・熱スピン変換効果の計測

使用热反射测量磁性材料中的热电和热自旋转换效应

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takumi Yamazaki;Ryo Iguchi;Tadakatsu Ohkubo;Hosei Nagano;and Ken-ichi Uchida;山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一
通讯作者：
山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一

マルチセンシングプローブ式熱電3物性同時測定法の開発および真空プローバへの適用

同时测量三种热电性能的多传感探针方法的开发及其在真空探针中的应用

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takumi Yamazaki;Ryo Iguchi;Hosei Nagano and Ken-ichi Uchida;山﨑匠，井口亮，長野方星，内田健一;Takumi Yamazaki，Ryo Iguchi，Hosei Nagano，and Ken-ichi Uchida;山﨑匠，上野藍，長野方星
通讯作者：
山﨑匠，上野藍，長野方星

Lock-in thermoreflectance as a tool for investigating spin caloritronics

锁定热反射作为研究自旋热电子学的工具