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Mn
N and Fe
Co
N filmsYin, W.*; 伊藤 啓太*; 坪和 優佑*; 辻川 雅人*; 白井 正文*; 梅津 理恵*; 高梨 弘毅
Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 628, p.173157_1 - 173157_8, 2025/09
被引用回数:0 パーセンタイル:0.00(Materials Science, Multidisciplinary)Fe
N exhibits a large anomalous Nernst effect (ANE), which motivates a systematic study of enhancing the anomalous Nernst coefficient (S
) by modulating its electronic and magnetic structures. In this study, Mn and Co substitution effects for Fe in Fe
N on S
were investigated. Fe
Mn
N and Fe
Co
N films in wide ranges of x and y were grown epitaxially on MgO(001) and (LaAlO
)
(Sr
TaAlO
)
(001) substrates, respectively, using molecular beam epitaxy. The S
value of the Fe
N film is suppressed by substituting Fe with Mn or Co. By measuring the ANE, Seebeck effect, and anomalous Hall effect, the transverse thermoelectric conductivity (
) was evaluated. The composition dependence of S
was dominated by the change of
for both Fe
Mn
N and Fe
Co
N films. First-principles calculations were conducted for the transverse electric conductivity (
) and
of Fe
N and Fe
Co
N, and large
leading to large S
was predicted in Fe
Co
N.
関 剛斎*; 内田 健一*; 高梨 弘毅
Journal of Physics; Condensed Matter, 36(33), p.333001_1 - 333001_11, 2024/05
被引用回数:2 パーセンタイル:5.15(Physics, Condensed Matter)Spin caloritronics, a research field studying on the interconversion between a charge current (J
) and a heat current (J
) mediated by a spin current (J
) and/or magnetization (M), has attracted much attention not only for academic interest but also for practical applications. Newly discovered spin-caloritronic phenomena such as the spin Seebeck effect (SSE) have stimulated the renewed interest in the thermoelectric phenomena of a magnet, which have been known for a long time, e.g. the anomalous Nernst effect (ANE). These spin-caloritronic phenomena involving the SSE and the ANE have provided with a new direction for thermoelectric conversion exploiting J
and/or M. Importantly, the symmetry of ANE allows the thermoelectric conversion in the transverse configuration between J
and J
. Although the transverse configuration is totally different from the conventional longitudinal configuration based on the Seebeck effect and has many advantages, we are still facing several issues that need to be solved before developing practical applications. The primal issue is the improvement of conversion efficiency. In the case of ANE-based applications, a material with a large anomalous Nernst coefficient (S
) is the key for solving the issue. This review article introduces the increase of S
can be achieved by forming superlattice structures, which has been demonstrated for several kinds of materials combinations. The overall picture of studies on spin caloritronics is first surveyed. Then, we mention the pioneering work on the transverse thermoelectric conversion in superlattice structures, which was performed using Fe-based metallic superlattices, and show the recent studies for the Ni-based metallic superlattices and the ordered alloy-based metallic superlattices.
Sn
S
-based shandite filmsLau, Y.-C.*; 池田 絢哉*; 藤原 宏平*; 小沢 耀弘*; Zheng, J.*; 関 剛斎*; 野村 健太郎*; Du, L.*; Wu, Q.*; 塚崎 敦*; et al.
Physical Review B, 108(6), p.064429_1 - 064429_11, 2023/08
被引用回数:14 パーセンタイル:78.13(Materials Science, Multidisciplinary)Magnetic Weyl semimetals (mWSMs) are characterized by linearly dispersive bands with chiral Weyl node pairs associated with broken time-reversal symmetry. One of the hallmarks of mWSMs is the emergence of large intrinsic anomalous Hall effect. On heating the mWSM above its Curie temperature, the magnetism vanishes while exchange-split Weyl point pairs collapse into doubly degenerate gapped Dirac states. Here, we reveal the attractive potential of these Dirac nodes in paramagnetic state for efficient spin current generation at room temperature via the spin Hall effect. Ni and In are introduced to separately substitute Co and Sn in a prototypal mWSM Co
Sn
S
shandite film and tune the Fermi level. Composition dependence of spin Hall conductivity for paramagnetic shandite at room temperature resembles that of anomalous Hall conductivity for ferromagnetic shandite at low temperature; exhibiting peak-like dependence centering around the Ni-substituted Co
Ni
Sn
S
and undoped Co
Sn
S
compositions, respectively. The observed spin Hall and anomalous Hall conductivity maxima at different compositions reflect optimum Fermi-level positioning relative to the paramagnetic Dirac and magnetic Weyl states, suggesting the common origin and intercorrelation between the two Hall effects. Our findings highlight a strategy for the quest of spin Hall materials, guided by the abundant experimental anomalous Hall-effect data of ferromagnets in the literature.
Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A. B.*; 小関 隆久; 滝塚 知典; Shirokov, M. S.*; 林 伸彦
Plasma Physics and Controlled Fusion, 47(12B), p.B223 - B236, 2005/12
被引用回数:7 パーセンタイル:23.69(Physics, Fluids & Plasmas)新古典テアリングモード(NTM)は、トカマクプラズマにおいてプラズマ圧力を制限し、閉じ込めを劣化させるものとして知られている。NTM成長における鍵となる役割は、プラズマ流,温度,密度であり、熱伝導や粒子拡散や粘性による磁場に垂直方向と水平方向の輸送によって決まる。この発表は、垂直異常熱輸送とイオンの粘性効果のNTMへの影響を理論的に調べた。
Konovalov, S. V.; Mikhailovskii, A.*; 小関 隆久; 滝塚 知典; Shirokov, M. S.*; 林 伸彦
Proceedings of 20th IAEA Fusion Energy Conference (FEC 2004) (CD-ROM), 8 Pages, 2004/11
新古典テアリングモードの発生条件に対する異常垂直熱輸送と異常垂直粘性の影響を理論的に調べる。摂動温度分布における磁気島横断熱伝導と拮抗するいろいろな平行輸送機構を考慮する。輸送閾値モデルにおいて、有限の垂直熱輸送のために弱くなったブートストラップ駆動と同程度に、磁気曲率効果は重要である。垂直粘性により、輸送閾値モデルには磁気島回転周波数依存性が生じる。
thin film studied by X-ray anomalous diffraction赤尾 尚洋*; 東 勇介; 薄田 学; 西畑 保雄; 水木 純一郎; 浜田 典昭*; 林 直顕*; 寺嶋 孝仁*; 高野 幹夫*
Physical Review Letters, 91(15), p.156405_1 - 156405_4, 2003/10
被引用回数:38 パーセンタイル:80.57(Physics, Multidisciplinary)X線異常分散効果を利用した実験とバンド理論計算を実験結果の解析手法として利用し、CaFeO
の電荷分離状態の実態を議論した。これまでの実験では、電荷分離状態は290K以下でFeに2-siteが出現し、それぞれの価数が3価と5価に分離したと考えられていた。しかし、今回のわれわれの実験によりFeの3d電子の数は変化しないで、Fe-Oにおける3d-2p電子の混合状態が変わること、すなわち酸素2p状態にホールが局在した状態であることを示した。
小瀧 秀行
JAERI-Research 2002-031, 88 Pages, 2002/12
レーザープラズマ相互作用の非線形現象、高強度レーザーによるウェーク場励起及び高ピーク電流電子発生について調べた。自己集束をともなってのガスのイオン化によって、広い連続波長のブルーシフトが起こる。この通常ブルーシフトは、レーザー強度,プラズマ密度に依存する。しかし、レーザーのスペクトルが、レーザー強度やプラズマ密度に無関係に一定の波長にシフトする現象を発見した。この現象をわれわれは「異常ブルーシフト」と呼んだ。高強度レーザーはプラズマ中にウェーク場を励起する。2TW,50fsのレーザーにより励起したガスジェットプラズマ中のウェーク場の時間分解周波数干渉測定を行い、この測定に世界で初めて成功し、20GeV/mという高エネルギー加速のための高いウェーク場を測定できた。周波数干渉計によるポンプ-プローブシステムと異常ブルーシフトは、高エネルギー電子ビームのインジェクターとしてのオプティカルインジェクションに成り得る。1次元の粒子シミュレーションにより、高品質電子ビーム加速の結果を得、これによりレーザーウェーク場による、高品質高エネルギー電子加速の可能性を示すことができた。
水木 純一郎
物性研究, 79(3), p.481 - 490, 2002/12
放射光X線を利用した構造物性研究に関する最近のわれわれの研究を紹介する。其の中で特に放射光の特長である波長選択性のメリットを生かした共鳴効果の利用について、その原理,特徴を説明し研究例を紹介する。
飛田 健次
電気学会研究会資料,プラズマ研究会(PST-01-73), p.43 - 46, 2001/09
トカマクと比較しながら、球状トーラスにおける高エネルギー粒子の挙動をまとめた。本稿は、高エネルギー粒子の新古典輸送,リップル損失,アルフヴェン固有モード,及び電磁流体的不安定性による以上輸送について扱っている。球状トーラスは、新古典輸送,リップル損失に関してはトカマクより優れる性質を示すと考えられる。しかし、
粒子の
値及び対アルフヴェン速度が極めて高いことから、アルフヴェン固有モードの不安定化,及びそれに伴う粒子損失が懸念される。
倉田 有司; 辻 宏和; 新藤 雅美; 中島 甫
Journal of Nuclear Materials, 246(2-3), p.196 - 205, 1997/00
被引用回数:19 パーセンタイル:79.26(Materials Science, Multidisciplinary)1000
C付近の高温で使用することを目指して開発したNi-Cr-W超耐熱合金の棒材、板材、管材の900,1000,1050
Cにおける大気中クリープ破断特性を調べた。得られたクリープ破断データに対し、時間・温度パラメータ(TTP)を適用し、長時間クリープ破断強度を推定した。1000
Cで約10000時間を越える破断時間を示したクリープ曲線では、酸化強化による異常挙動が認められたため、それらのデータにはこれに対する補正を行った上でTTP法を適用した。適用したTTP法のうち、Larson-Miller法がOrr-Sherby-Dorn法より適合性に優れていた。ASTM No.2より大きな結晶粒の棒材及び板材のクリープ破断応力は、開発目標である1000
C,10万時間の破断応力9.8MPaを上回っていた。クリープ破断強度は、熱処理温度が高く、結晶粒径が大きくなるに従い、増加した。
橋本 真也*; 岩崎 博*
Radiation Effects and Defects in Solids,Vol. 124, p.147 - 171, 1992/00
多元系合金(N元素)中にはN(N-1)種類の独立な原子対が存在している。結晶学的には、それぞれの対種がいかなる存在状態にあるかを求めることが大切である。しかしその最も直接的研究手段である回折実験において得られる結果(強度データ)は、それらの対種からの寄与の重ねあわせであり、従来の方法では、このような研究は不可能であった。シンクロトロン放射光を利用するとX線異常散乱現象を有効に使うことが出来、数種数の異なる原因から生じる散乱強度を個々別々に分離して得られると予想された。これを実験的にCu
NiZn三元合金に適用して、明確な結論を得た。この結果をもとに、数遍の論文を報告しているが、今回この総まとめをレビー形式として報告する。
徳田 伸二; 上村 鉄雄*; 伊藤 博*
Journal of the Physical Society of Japan, 48(5), p.1722 - 1730, 1980/00
被引用回数:3 パーセンタイル:35.54(Physics, Multidisciplinary)電子温度の勾配によって引きおこされるドリフト波不安定によるプラズマの異常輸送現象をParticle Simulationによって調べた。シェアー磁場によってこの不安定は安定化されるが、電子温度の輸送は迎えられないことが示された。
杉原 正芳; 小笠原 正忠*
Journal of the Physical Society of Japan, 43(6), p.2062 - 2067, 1977/06
被引用回数:4散逸性捕捉イオン不安定性の、乱流衝突による非線形飽和レベルを求めるために、摂動展開の各次数の項から最も支配的な項を加え合わせる方法で、乱流衝突周波数に対する表式を導いた。数値計算により飽和レベルでの異常拡散係数を求めたところ、シャーによるイオンランダウ減衰の効果を考えに入れると、Kadomtsev-pogntse等の結果とほぼ一致することが確かめられた。
小沢 国夫; 岡田 東一*
Physica Status Solidi, 30, p.K69 - K71, 1968/00
抄録なし
高梨 弘毅
no journal, ,
High-entropy alloys (HEAs) have attracted considerable attention, however, most of studies have been conducted using bulk magnets, and the spin-dependent transport in ferromagnetic HEA thin films have not been well investigated. In this study, we focus on FeCoNiCuPd HEAs, which exhibit a Curie temperature higher than room temperature and contain a heavy element (Pd) with relatively large spin-orbit interaction. The thin-film samples with different composition ratios of Cu and Pd under the same amount of FeCoNi, Fe
Ni
Co
Cu
Pd
(0
X+Y
40), were prepared on thermally oxidized Si substrates at an ambient temperature by an ultrahigh vacuum sputtering system. All the films exhibited ferromagnetic hysteresis curves with soft magnetic behavior at room temperature. The saturation magnetization increased linearly with the Pd concentration, which might be attributed mainly to the induced Pd moment. Anisotropic magnetoresistance effect (AMR) and anomalous Hall effect (AHE) were measured for Hall-bar devices fabricated by conventional photolithography and Ar milling process. The MR ratio and the anomalous Hall conductivity showed a smooth, simple increase with the Pd concentration, suggesting that the spin-orbit interaction of constituent elements plays a significant role on the AMR and the AHE in ferromagnetic HEAs.