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報告書

JRR-3、JRR-4及び再処理特別研究棟から発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析,2

飛田 実*; 後藤 勝則*; 大森 剛*; 大曽根 理*; 原賀 智子; 青野 竜士; 今田 未来; 土田 大貴; 水飼 秋菜; 石森 健一郎

JAEA-Data/Code 2023-011, 32 Pages, 2023/11

JAEA-Data-Code-2023-011.pdf:0.93MB

日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的にトレンチとピットに分けて浅地中埋設処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、JRR-3、JRR-4及び再処理特別研究棟から発生した放射性廃棄物よりコンクリートを試料として採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、令和3年度から令和4年度に取得した23核種($$^{3}$$H、$$^{14}$$C、$$^{36}$$Cl、$$^{41}$$Ca、$$^{60}$$Co、$$^{63}$$Ni、$$^{90}$$Sr、$$^{94}$$Nb、$$^{rm 108m}$$Ag、$$^{137}$$Cs、$$^{133}$$Ba、$$^{152}$$Eu、$$^{154}$$Eu、$$^{rm 166m}$$Ho、$$^{234}$$U、$$^{235}$$U、$$^{238}$$U、$$^{238}$$Pu、$$^{239}$$Pu、$$^{240}$$Pu、$$^{241}$$Am、$$^{243}$$Am、$$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価法検討のための基礎資料としてまとめたものである。

報告書

JRR-2、JRR-3及びホットラボから発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析

青野 竜士; 水飼 秋菜; 土田 大貴; 今田 未来; 原賀 智子; 石森 健一郎; 亀尾 裕

JAEA-Data/Code 2023-002, 81 Pages, 2023/05

JAEA-Data-Code-2023-002.pdf:3.0MB

日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的にトレンチとピットに分けて浅地中処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、原子力科学研究所内に保管されているJRR-2、JRR-3及びホットラボから発生した放射性廃棄物より分析試料を採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、令和2年度に取得した20核種($$^{3}$$H、$$^{14}$$C、$$^{36}$$Cl、$$^{60}$$Co、$$^{63}$$Ni、$$^{90}$$Sr、$$^{94}$$Nb、$$^{99}$$Tc、$$^{rm 108m}$$Ag、$$^{129}$$I、$$^{137}$$Cs、$$^{152}$$Eu、$$^{154}$$Eu、$$^{234}$$U、$$^{238}$$U、$$^{238}$$Pu、$$^{239}$$Pu、$$^{240}$$Pu、$$^{241}$$Am、$$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価方法の検討のための基礎資料としてまとめたものである。

論文

Magnetization switching process by dual spin-orbit torque in interlayer exchange-coupled systems

増田 啓人*; 山根 結太*; 関 剛斎*; Raab, K.*; 土肥 昂尭*; Modak, R.*; 内田 健一*; 家田 淳一; Kl$"a$ui, M.*; 高梨 弘毅

Applied Physics Letters, 122(16), p.162402_1 - 162402_7, 2023/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:59.51(Physics, Applied)

We report current-induced magnetization switching in Pt/Co/Ir/Co/Pt multilayers with different Ir layer thicknesses ($$t_mathrm{Ir}$$), where the perpendicularly magnetized Co layers are coupled ferromagnetically or antiferromagnetically through an interlayer exchange coupling and are sandwiched by the Pt spin Hall layers. The domain structures formed during switching vary depending on the magnetization alignment, i.e., ferromagnetically coupled or antiferromagnetically coupled configuration. These results clarify the macroscopic picture of switching process for interlayer exchange-coupled systems. The local picture of the switching process is also examined by a numerical calculation based on a macrospin model, which reveals the switching dynamics triggered by dual spin-orbit torque for both antiferromagnetically and ferromagnetically coupled cases. The numerical calculation shows that the dual spin-orbit torque from the two Pt layers effectively acts on the two Co layers not only for the antiferromagnetically coupled case but also for the ferromagnetically coupled one. Our findings deepen the under- standing of the switching mechanism in a magnetic multilayer and provide an avenue to design spintronic devices with more efficient spin-orbit torque switching.

報告書

JRR-3、JRR-4及び再処理特別研究棟から発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析

飛田 実*; 今田 未来; 大森 剛*; 生天目 勉*; 鬼澤 崇*; 黒澤 勝昭*; 原賀 智子; 青野 竜士; 水飼 秋菜; 土田 大貴; et al.

JAEA-Data/Code 2022-007, 40 Pages, 2022/11

JAEA-Data-Code-2022-007.pdf:1.99MB

日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的に浅地中埋設処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、JRR-3、JRR-4及び再処理特別研究棟から発生した放射性廃棄物よりコンクリート、焼却灰、セラミックフィルタ及び耐火レンガを試料として採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、令和2年度から令和3年度に取得した24核種($$^{3}$$H、$$^{14}$$C、$$^{36}$$Cl、$$^{41}$$Ca、$$^{60}$$Co、$$^{63}$$Ni、$$^{90}$$Sr、$$^{94}$$Nb、$$^{99}$$Tc、$$^{rm 108m}$$Ag、$$^{129}$$I、$$^{137}$$Cs、$$^{133}$$Ba、$$^{152}$$Eu、$$^{154}$$Eu、$$^{rm 166m}$$Ho、$$^{234}$$U、$$^{238}$$U、$$^{238}$$Pu、$$^{239}$$Pu、$$^{240}$$Pu、$$^{241}$$Am、$$^{243}$$Am、$$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価法検討のための基礎資料としてまとめたものである。

報告書

JPDR、JRR-3及びJRR-4から発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析

土田 大貴; 水飼 秋菜; 青野 竜士; 原賀 智子; 石森 健一郎; 亀尾 裕

JAEA-Data/Code 2022-004, 87 Pages, 2022/07

JAEA-Data-Code-2022-004.pdf:6.73MB

日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的に浅地中処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、原子力科学研究所内に保管されているJPDR、JRR-3及びJRR-4から発生した放射性廃棄物より分析試料を採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、令和元年度に取得した20核種($$^{3}$$H、$$^{14}$$C、$$^{36}$$Cl、$$^{60}$$Co、$$^{63}$$Ni、$$^{90}$$Sr、$$^{94}$$Nb、$$^{99}$$Tc、$$^{rm108m}$$Ag、$$^{129}$$I、$$^{137}$$Cs、$$^{152}$$Eu、$$^{154}$$Eu、$$^{234}$$U、$$^{238}$$U、$$^{238}$$Pu、$$^{239+240}$$Pu、$$^{241}$$Am、$$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価方法の検討のための基礎資料としてまとめたものである。

論文

Large antisymmetric interlayer exchange coupling enabling perpendicular magnetization switching by an in-plane magnetic field

増田 啓人*; 関 剛斎*; 山根 結太*; Modak, R.*; 内田 健一*; 家田 淳一; Lau, Y.-C.*; 深見 俊輔*; 高梨 弘毅

Physical Review Applied (Internet), 17(5), p.054036_1 - 054036_9, 2022/05

 被引用回数:3 パーセンタイル:69.66(Physics, Applied)

反対称層間交換結合(AIEC)が最近発見され、人工反強磁性体(SAF)の傾角磁化の誘起を通じた磁化スイッチングにおいて極めて重要な役割を果たしている。本研究では、くさび形の層を持つ垂直磁化多層膜Pt/Co/Ir/Co/Ptにおける大きなAIECを報告をする。AIECの有効磁場は、対称的な層間交換結合に関連しており、AIECを強化するための指針を提供する。SAFに対する拡張Stoner-Wohlfarthモデルを開発し、その磁化スイッチングの重要な要素を明らかにする。理論的知識と実験結果を組み合わせることで、面内磁場のみによる垂直磁化スイッチングが達成される。

論文

Hybridization of Bogoliubov quasiparticles between adjacent CuO$$_2$$ layers in the triple-layer cuprate Bi$$_2$$Sr$$_2$$Ca$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{10+delta}$$ studied by angle-resolved photoemission spectroscopy

出田 真一郎*; Johnston, S.*; 吉田 鉄平*; 田中 清尚*; 森 道康; 安齋 太陽*; 井野 明洋*; 有田 将司*; 生天目 博文*; 谷口 雅樹*; et al.

Physical Review Letters, 127(21), p.217004_1 - 217004_6, 2021/11

 被引用回数:1 パーセンタイル:50.56(Physics, Multidisciplinary)

Hybridization of Bogoliubov quasiparticles (BQPs) between the CuO$$_2$$ layers in the triple-layer cuprate high-temperature superconductor Bi$$_2$$Sr$$_2$$Ca$$_2$$Cu$$_3$$O$$_{10+delta}$$ is studied by angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES). In the superconducting state, an anti-crossing gap opens between the outer- and inner-BQP bands, which we attribute primarily to interlayer single-particle hopping with possible contributions from interlayer Cooper pairing. We find that the $$d$$-wave superconducting gap of both BQP bands smoothly develops with momentum without abrupt jump in contrast to a previous ARPES study. Hybridization between the BQPs also gradually increases in going from the off-nodal to the anti-nodal region, which is explained by the momentum-dependence of the interlayer single-particle hopping. As possible mechanisms for the enhancement of the superconducting transition temperature, the hybridization between the BQPs, as well as the combination of phonon modes of the triple CuO$$_2$$ layers and spin fluctuations are discussed.

報告書

JRR-3及びJPDRから発生した放射性廃棄物に対する放射化学分析

土田 大貴; 原賀 智子; 飛田 実*; 大森 弘幸*; 大森 剛*; 村上 秀昭*; 水飼 秋菜; 青野 竜士; 石森 健一郎; 亀尾 裕

JAEA-Data/Code 2020-022, 34 Pages, 2021/03

JAEA-Data-Code-2020-022.pdf:1.74MB

日本原子力研究開発機構の研究施設等から発生する放射性廃棄物は、放射能レベルに応じて将来的に浅地中埋設処分される予定であり、埋設処分を開始するまでに、廃棄体の放射能濃度を評価する方法を構築する必要がある。そこで、原子力科学研究所バックエンド技術部では、研究施設等廃棄物に対する放射能濃度評価方法の検討に資するため、原子力科学研究所内で保管されているJRR-3及びJPDRから発生した放射性廃棄物よりコンクリート試料を採取し、放射化学分析を実施した。本報告書は、令和元年度に取得した22核種($$^{3}$$H, $$^{14}$$C, $$^{36}$$Cl, $$^{41}$$Ca, $$^{60}$$Co, $$^{63}$$Ni, $$^{90}$$Sr, $$^{94}$$Nb, $$^{rm 108m}$$Ag, $$^{133}$$Ba, $$^{137}$$Cs, $$^{152}$$Eu, $$^{154}$$Eu, $$^{rm 166m}$$Ho, $$^{234}$$U, $$^{238}$$U, $$^{238}$$Pu, $$^{239+240}$$Pu, $$^{241}$$Am, $$^{243}$$Am, $$^{244}$$Cm)の放射能濃度データについて整理し、放射能濃度評価法検討のための基礎資料としてまとめたものである。

論文

Thickness dependence of spin Peltier effect visualized by thermal imaging technique

大門 俊介*; 内田 健一*; 氏家 奈緒美*; 服部 靖之*; 坪井 嶺*; 齊藤 英治

Applied Physics Express, 13(10), p.103001_1 - 103001_4, 2020/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:45.15(Physics, Applied)

Magnon propagation length in a ferrimagnetic insulator yttrium iron garnet (YIG) has been investigated by measuring and analyzing the YIG-thickness $$t_mathrm{YIG}$$ dependence of the spin Peltier effect (SPE) in a Pt/YIG junction system. By means of the lock-in thermography technique, we measured the spatial distribution of the SPE-induced temperature modulation in the Pt/YIG system with the $$t_mathrm{YIG}$$ gradation, allowing us to obtain the accurate $$t_mathrm{YIG}$$ dependence of SPE with high $$t_mathrm{YIG}$$ resolution. Based on the $$t_mathrm{YIG}$$ dependence of SPE, we verified the applicability of several phenomenological models to estimate the magnon diffusion length in YIG.

論文

Interfacial ferromagnetism and atomic structures in high-temperature grown Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt/Fe$$_3$$O$$_4$$ epitaxial trilayers

吉川 貴史*; 鈴木 基寛*; Ramos, R.*; Aguirre, M. H.*; 岡林 潤*; 内田 健一*; Lucas, I.*; Anad$'o$n, A.*; 菊池 大介*; Algarabel, P. A.*; et al.

Journal of Applied Physics, 126(14), p.143903_1 - 143903_11, 2019/10

 被引用回数:9 パーセンタイル:50.44(Physics, Applied)

Induced Pt ferromagnetism in Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt/Fe$$_3$$O$$_4$$ epitaxial trilayer films has been investigated by means of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) at the Pt $$L_{3,2}$$-edges at various temperatures from 300 K to 12 K, including the metal-insulator transition temperature of Fe$$_3$$O$$_4$$ ($$T_mathrm{V}sim 114$$ K). At all the temperatures, we observed clear XMCD signals due to Pt ferromagnetism, the amplitude of which was determined to be 0.39 $$mu_mathrm{B}$$ at 300K and 0.52 $$mu_mathrm{B}$$ at 12 K for the sample with the Pt thickness of $$sim 2$$ nm. Interestingly, these values are comparable to or even greater than those in Pt/3$$d$$-ferromagnetic-metal (Fe, Ni, Co, and Ni$$_{81}$$Fe$$_{19}$$) junction systems. The results can be interpreted in terms of a possible Fe interdiffusion into the Pt layer and also possible Fe-Pt alloying due to its high-temperature deposition.

論文

Thickness dependence of transverse thermoelectric voltage in Co$$_{40}$$Fe$$_{60}$$/YIG magnetic junctions

Wongjom, P.*; Ramos, R.*; Pinitsoontorn, S.*; 内田 健一*; 齊藤 英治

Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 471, p.439 - 443, 2019/02

Measurements of transverse thermoelectric voltage were carried out in Co$$_{40}$$Fe$$_{60}$$ (CoFe)/Yttrium-Iron-Garnet (YIG) magnetic junctions, using the CoFe film as the spin detector. An unusual dependence of the voltage on the CoFe thickness was observed in the in-plane magnetized (IM) configuration; the junction with a relatively thick CoFe layer (40 nm) exhibits positive signals, whereas the junctions with a thinner CoFe layer (7-10 nm) exhibit negative signals. To find the origin of the behavior, we compare the voltage signals in the CoFe/YIG and CoFe/GGG systems in the IM configuration as well as perpendicularly magnetized (PM) configuration. Furthermore, the anomalous Hall effect was also measured in the Hall-bar shaped CoFe films. The experimental results suggest that the observed thickness dependence of the voltage is attributed to the combination of the inverse spin Hall effect (ISHE) and the anomalous Nernst effect (ANE) in the CoFe layers; the former shows a negative voltage and its contribution gradually increases with decreasing the CoFe thickness, whereas the latter shows a positive and mostly thickness independent voltage. The competition between the ISHE and ANE contributions results in the observed peculiar CoFe-thickness dependence of the transverse thermoelectric voltage.

論文

Machine-learning guided discovery of a new thermoelectric material

岩崎 悠真*; 竹内 一郎*; Stanev, V.*; Gilad Kusne, A.*; 石田 真彦*; 桐原 明宏*; 井原 和紀*; 澤田 亮人*; 寺島 浩一*; 染谷 浩子*; et al.

Scientific Reports (Internet), 9, p.2751_1 - 2751_7, 2019/02

 被引用回数:50 パーセンタイル:93.23(Multidisciplinary Sciences)

Thermoelectric technologies are becoming indispensable in the quest for a sustainable future. Recently, an emerging phenomenon, the spin-driven thermoelectric effect (STE), has garnered much attention as a promising path towards low cost and versatile thermoelectric technology with easily scalable manufacturing. However, progress in development of STE devices is hindered by the lack of understanding of the fundamental physics and materials properties responsible for the effect. In such nascent scientific field, data-driven approaches relying on statistics and machine learning, instead of more traditional modeling methods, can exhibit their full potential. Here, we use machine learning modeling to establish the key physical parameters controlling STE. Guided by the models, we have carried out actual material synthesis which led to the identification of a novel STE material with a thermopower an order of magnitude larger than that of the current generation of STE devices.

論文

Observation of anisotropic magneto-Peltier effect in nickel

内田 健一*; 大門 俊介*; 井口 亮*; 齊藤 英治

Nature, 558(7708), p.95 - 99, 2018/06

 被引用回数:56 パーセンタイル:91.16(Multidisciplinary Sciences)

The Peltier effect, discovered in 1834, converts a charge current into a heat current in a conductor, and its performance is described by the Peltier coefficient, which is defined as the ratio of the generated heat current to the applied charge current. To exploit the Peltier effect for thermoelectric cooling or heating, junctions of two conductors with different Peltier coefficients have been believed to be indispensable. Here we challenge this conventional wisdom by demonstrating Peltier cooling and heating in a single material without junctions. This is realized through an anisotropic magneto-Peltier effect in which the Peltier coefficient depends on the angle between the directions of a charge current and magnetization in a ferromagnet. By using active thermography techniques, we observe the temperature change induced by this effect in a plain nickel slab. We find that the thermoelectric properties of the ferromagnet can be redesigned simply by changing the configurations of the charge current and magnetization, for instance, by shaping the ferromagnet so that the current must flow around a curve. Our experimental results demonstrate the suitability of nickel for the anisotropic magneto-Peltier effect and the importance of spin-orbit interaction in its mechanism. The anisotropic magneto-Peltier effect observed here is the missing thermoelectric phenomenon in ferromagnetic materials-the Onsager reciprocal of the anisotropic magneto-Seebeck effect previously observed in ferromagnets and its simplicity might prove useful in developing thermal management technologies for electronic and spintronic devices.

論文

焼もどしマルテンサイト鋼の水素昇温脱離プロファイルの二種類のトラップサイトを仮定した数値シミュレーション

土田 豊*; 海老原 健一

鉄と鋼, 103(11), p.653 - 659, 2017/11

 被引用回数:2 パーセンタイル:11.49(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

低温昇温脱離解析によって得られた焼戻しマルテンサイト鋼の非常に薄い平板試料の水素熱脱離曲線に見られる単一ピークを2つのガウス分布の重ねあわせにより適切に再現した。さらに、ChooとLeeの方法を用い、それぞれのガウス分布から同定したピーク温度から、それぞれのピークに対応する水素トラップサイトのデトラップ速度定数に関するパラメータを算出した。水素拡散を無視した熱解離律則条件に基づくKissingerモデルに算出されたパラメータを組み入れ、水素熱脱離を計算したところ、それぞれのガウス分布のピーク形状を再現できることが分かった。また、同様に、算出されたパラメータを熱脱離解析に関する反応拡散方程式に組み入れ、またトラップサイト濃度を適切に設定して計算したところ、実験熱脱離曲線を再現することができた。これらの結果から、ガウス分布の当てはめで得たパラメータが妥当であることが確認され、また、2つのガウス分布に対応するトラップサイトが転位と粒界であると推定できる。

論文

Thermographic measurements of the spin Peltier effect in metal/yttrium-iron-garnet junction systems

大門 俊介*; 内田 健一*; 井口 亮*; 日置 友智*; 齊藤 英治

Physical Review B, 96(2), p.024424_1 - 024424_12, 2017/07

 被引用回数:34 パーセンタイル:82.44(Materials Science, Multidisciplinary)

The spin Peltier effect (SPE), heat-current generation due to spin-current injection, in various metal (Pt, W, and Au single layers and Pt/Cu bilayer)/ferrimagnetic insulator [yttrium-iron-garnet (YIG)] junction systems has been investigated by means of a lock-in thermography (LIT) method. The SPE is excited by a spin current across the metal/YIG interface, which is generated by applying a charge current to the metallic layer via the spin Hall effect. The LIT method enables the thermal imaging of the SPE free from the Joule-heating contribution. Importantly, we observed spin-current-induced temperature modulation not only in the Pt/YIG and W/YIG systems, but also in the Au/YIG and Pt/Cu/YIG systems, excluding the possible contamination by anomalous Ettingshausen effects due to proximity-induced ferromagnetism near the metal/YIG interface. As demonstrated in our previous study, the SPE signals are confined only in the vicinity of the metal/YIG interface; we buttress this conclusion by reducing a spatial blur due to thermal diffusion in an infrared-emission layer on the sample surface used for the LIT measurements. We also found that the YIG-thickness dependence of the SPE is similar to that of the spin Seebeck effect measured in the same Pt/YIG sample, implying the reciprocal relation between them.

論文

Time-resolved study of field-induced suppression of longitudinal spin Seebeck effect

日置 友智*; 井口 亮*; Qiu, Z.*; Hou, D.*; 内田 健一*; 齊藤 英治

Applied Physics Express, 10(7), p.073002_1 - 073002_4, 2017/06

 被引用回数:13 パーセンタイル:56.32(Physics, Applied)

We have investigated the magnetic-field-induced suppression of the longitudinal spin Seebeck effect (LSSE) by using a time-resolved measurement technique at room temperature. The result manifested two distinctive time domains: the short-time domain where the observed voltage is insensitive to the magnetic fields, and the long-time domain where the both response time and the magnitude of the observed voltage decreased simultaneously by the magnetic fields. We estimated the magnon propagation length by fitting the transient LSSE response. The propagation length shows a strong dependence on the applied magnetic field, indicating the importance of long-range and low-frequency magnons in the LSSE.

論文

Detection of induced paramagnetic moments in Pt on Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ via X-ray magnetic circular dichroism

吉川 貴史*; 鈴木 基寛*; 岡林 潤*; 内田 健一*; 菊池 大介*; Qiu, Z.*; 齊藤 英治

Physical Review B, 95(21), p.214416_1 - 214416_7, 2017/06

 被引用回数:15 パーセンタイル:60.82(Materials Science, Multidisciplinary)

Magnetic moments in an ultrathin Pt film on a ferrimagnetic insulator Y$$_3$$Fe$$_5$$O$$_12$$ (YIG) have been investigated at high magnetic fields and low temperatures by means of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD). We observed an XMCD signal due to the magnetic moments in a Pt film at the Pt $$L_3$$ and $$L_2$$ edges. By means of the element-specific magnetometry, we found that the XMCD signal at the Pt $$L_3$$ edge gradually increases with increasing the magnetic field even when the field is much greater than the saturation field of YIG. Importantly, the observed XMCD intensity was found to be much greater than the intensity expected from the Pauli paramagnetism of Pt when the Pt film is attached to YIG. These results imply the emergence of induced paramagnetic moments in Pt on YIG and explain the characteristics of the unconventional Hall effect in Pt/YIG systems.

論文

Temperature dependence of the spin Seebeck effect in [Fe$$_{3}$$O$$_{4}$$/Pt]n multilayers

Ramos, R.*; 吉川 貴史*; Anad$'o$n, A.*; Lucas, I.*; 内田 健一*; Algarabel, P. A.*; Morell$'o$n, L.*; Aguirre, M. H.*; 齊藤 英治; Ibarra, M. R.*

AIP Advances (Internet), 7(5), p.055915_1 - 055915_7, 2017/05

 被引用回数:17 パーセンタイル:66.16(Nanoscience & Nanotechnology)

We report temperature dependent measurements of the spin Seebeck effect (SSE) in multilayers formed by repeated growth of a Fe$$_3$$O$$_4$$/Pt bilayer junction. The magnitude of the observed enhancement of the SSE, relative to the SSE in the single bilayer, shows a monotonic increase with decreasing the temperature. This result can be understood by an increase of the characteristic length for spin current transport in the system, in qualitative agreement with the recently observed increase in the magnon diffusion length in Fe$$_3$$O$$_4$$ at lower temperatures. Our result suggests that the thermoelectric performance of the SSE in multilayer structures can be further improved by careful choice of materials with suitable spin transport properties.

論文

Concomitant enhancement of the longitudinal spin Seebeck effect and the thermal conductivity in a Pt/YIG/Pt system at low temperatures

井口 亮*; 内田 健一*; 大門 俊介*; 齊藤 英治

Physical Review B, 95(17), p.174401_1 - 174401_7, 2017/05

 被引用回数:46 パーセンタイル:87.78(Materials Science, Multidisciplinary)

We report a simultaneous measurement of a longitudinal spin Seebeck effect (LSSE) and thermal conductivity in a Pt/Y$$_{3}$$Fe$$_{5}$$O$$_{12}$$ (YIG)/Pt system in a temperature range from 10 to 300 K. By directly monitoring the temperature difference in the system, we excluded thermal artifacts in the LSSE measurements. It is found that both the LSSE signal and the thermal conductivity of YIG exhibit sharp peaks at the same temperature, different from previous reports. The maximum LSSE coefficient is found to be $$S_mathrm{LSSE} > 10 mu$$V/K, one-order-of magnitude greater than the previously reported values. The concomitant enhancement of the LSSE and thermal conductivity of YIG suggests the strong correlation between magnon and phonon transport in the LSSE.

論文

One-dimensional spinon spin currents

廣部 大地*; 佐藤 正寛*; 川股 隆行*; 塩見 雄毅*; 内田 健一*; 井口 亮*; 小池 洋二*; 前川 禎通; 齊藤 英治

Nature Physics, 13(1), p.30 - 34, 2017/01

 被引用回数:91 パーセンタイル:96.69(Physics, Multidisciplinary)

Quantum spin fluctuation in a low-dimensional or frustrated magnet breaks magnetic ordering while keeping spin correlation. Such fluctuation has been a central topic in magnetism because of its relevance to high-Tc superconductivity and topological states. However, utilizing such spin states has been quite difficult. In a one-dimensional spin-1/2 chain, a particle-like excitation called a spinon is known to be responsible for spin fluctuation in a paramagnetic state. Spinons behave as a Tomonaga-Luttinger liquid at low energy, and the spin system is often called a quantum spin chain. Here we show that a quantum spin chain generates and carries spin current, which is attributed to spinon spin current. This is demonstrated by observing an anisotropic negative spin Seebeck effect along the spin chains in Sr$$_{2}$$CuO$$_{3}$$. The results show that spin current can flow even in an atomic channel owing to long-range spin fluctuation.

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