基于自旋塞贝克效应的自旋热电器件材料探索及其机理研究

As a new thermal method to generate pure spin current, the spin Seebeck effect (SSE) is an emerging and hot field in the spintronics. By tuning the ferromagnet/non-magnetic layer interface, we plan to separate the contributions of SSE and magnetic proximity effect and obtain the pure spin Seebeck effect. In combination with our home-built variable frequency ferromagnetic resonance—spin pumping apparatus, we plan to quantitatively determine the spin Seebeck coefficiency. Further, we plan to search the method to increase the efficiency of pure spin current injection through the interface engineering and look for the material with high spin Hall angle. With these, we are hoping to build high efficient devices for spincaloritronics applications.

自旋塞贝克效应是基于热梯度产生纯自旋流的物理效应, 是自旋电子学新兴研究热点之一。本项目拟通过调控铁磁/非磁层界面属性，区分出自旋塞贝克效应和来源于磁近邻效应的反常能斯特效应，得到纯净的自旋塞贝克效应。与自旋泵浦效应结合，从实验上定量得到自旋塞贝克系数大小。通过界面工程提高自旋注入效率、寻找高自旋霍尔角材料，进而探索高效率的热自旋电子学器件。

自旋塞贝克效应是基于热梯度产生纯自旋流的物理效应, 是自旋电子学新兴研究热点之一；绝大部分实验中，用到的自旋流探测材料均为重金属Pt。然而，由于Pt接近斯托纳(Stoner)铁磁性判据，容易受铁磁体影响产生诱导磁矩，即发生磁的近邻效应。在垂直温度下，反常能斯特效应和自旋塞贝克效应产生的热电压具有完全相同的角度依赖关系，无法通过一般的手段区分。在本项目的资助下，通过调控铁磁/Pt界面属性，我们区分出了自旋塞贝克效应和来源于磁近邻效应的反常能斯特效应，得到纯净的自旋塞贝克效应。与自旋泵浦效应结合，从实验上定量得到自旋塞贝克系数大小。通过界面工程提高自旋注入效率、寻找高自旋霍尔角材料，进而探索高效率的热自旋电子学器件。以上结果加深了我们对自旋输运的了解，提升了对其的调控能力，对未来的应用有着潜在的科学价值。在本项目的资助下共发表SCI论文10篇，其中包括Science Advances 1篇、Physical Review B 4篇、Applied Physics Letters1篇、Advanced Electronic Materials 1篇。在国内外重要学术会议上做邀请报告6次。培养博士生1名，硕士生2名。