T. Kikkawa, D. Reitz, H. Ito, T. Makiuchi, T. Sugimoto, K. Tsunekawa, S. Daimon, K. Oyanagi, R. Ramos, S. Takahashi, Y. Shiomi, Y. Tserkovnyak, E. Saitoh
Thermoelectric effects have been applied to power generators and temperature sensors that convert waste heat into electricity. The effects, however, have been limited to electrons to occur, and inevitably disappear at low temperatures due to electronic entropy quenching. Here, we report thermoelectric generation caused by nuclear spins in a solid: nuclear-spin Seebeck effect. The sample is a magnetically ordered material MnCO$_{3}$ having a large nuclear spin ($I = 5/2$) of $^{55}$Mn nuclei and strong hyperfine coupling, with a Pt contact. In the system, we observe low-temperature thermoelectric signals down to 100 mK due to nuclear-spin excitation. Our theoretical calculation in which interfacial Korringa process is taken into consideration quantitatively reproduces the results. The nuclear thermoelectric effect demonstrated here offers a way for exploring thermoelectric science and technologies at ultralow temperatures.
Longitudinal spin Seebeck effect contribution in transverse spin Seebeck effect experiments in Pt/YIG and Pt/NFO
本文研究了在Y3 Fe 5 O 12（YIG）和NiFe 2 O 4（NFO）磁性绝缘体上淀积的10 nm薄Pt带在膜面温度梯度下的反自旋霍尔电压。我们观察到典型的自旋Seebeck效应的特性，虽然我们没有观察到的Pt条的电压的符号的变化时，它被认为是最显着的横向自旋Seebeck效应的特征从热侧移动到冷侧。因此，我们所观察到的电压产生的纵向自旋Seebeck效应的寄生面外的温度梯度，这可以模拟不同的材料和导热系数的接触尖端和尖端加热。这项工作提供了新的见解解释横向自旋塞贝克效应实验，这仍在讨论中。
Spin Seebeck effect in a polar antiferromagnet $α$-Cu$_{2}$V$_{2}$O$_{7}$
研究了极性反铁磁体$α$ -Cu $_{2}$ V $_{2}$ O $_{7}$与Pt膜接触时的纵向自旋Seebeck效应.在$α$ -Cu $_{2}$ V $_{2}$ O $_{7}$的反铁磁转变温度以下，观察到自旋塞贝克电压，其磁场依赖性与反铁磁MnF $_{2}$ $\mid$ Pt双层膜中报道的类似.虽然在$α$ -Cu $_{2}$ V $_{2}$ O $_{7}$中由于Dzyaloshinski-Moriya相互作用出现了一个小的弱铁磁矩，但自旋Seebeck电压的磁场依赖性与弱铁磁矩无关.用磁振子自旋电流理论分析了自旋Seebeck电压与磁场和温度的关系。利用由中子散射研究确定的$α$ -Cu $_{2}$ V $_{2}$ O $_{7}$的磁参数对自旋Seebeck电压进行了数值计算，结果表明，$α$ -Cu $_{2}$ V $_{2}$ O $_{7}$ $\mid$ Pt的自旋Seebeck电压随磁场和温度的变化受磁振子寿命随磁场和温度的变化的影响.
Theory of the Spin Seebeck Effect at a Topological-Insulator/Ferromagnetic-Insulator Interface
自旋塞贝克效应是指相邻磁系统中热驱动自旋电流在金属中感应的电压信号。我们提出了一个理论的自旋塞贝克信号的情况下，支持的电压信号的导体是拓扑保护的二维表面态系统之间的界面铁磁绝缘体（FI）和拓扑绝缘体（TI）。我们的理论使用狄拉克模型的TI表面状态，并假设海森堡交换耦合TI准粒子和FI磁化。自旋Seebeck电压是由TI表面态在半无限热驱动FI表面散射非平衡磁振子粒子数引起的。我们的理论很容易推广到任何二维导体中的自旋塞贝克电压是交换耦合到表面的FI。使用Bi $_2$ Te $_3$和钇铁石榴石材料参数计算的表面态载流子密度依赖的信号强度与最近的实验是一致的。
Evidence for the role of the magnon energy relaxation length in the Spin Seebeck Effect
Pt的自旋Seebeck效应的温度相关数据|YIG（Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$）|GGG（$_3$ $_5$ O $_{12}$）的特性。这种效应被报道为自旋塞贝克电阻率（SSR），逆自旋霍尔场除以热通量，以规避膜内温度梯度的不确定性。SSR是YIG厚度的非单调函数。一个扩散模型的磁振子运输演示了如何这些数据提供证据的存在两个不同的长度尺度的热自旋运输，自旋扩散长度和磁振子能量弛豫长度。
Gigantic enhancement of spin Seebeck effect by phonon drag
我们从理论和实验两方面研究了低温下LaY $_2$ Fe $_5$ O $_{12}$中自旋Seebeck效应的巨大增强。我们的理论分析揭示了声子的重要作用;自旋塞贝克效应被非平衡声子极大地增强，非平衡声子拖曳低位自旋激发。我们进一步认为，这种情况下提供了一个线索，以了解观察的自旋塞贝克效应，是不伴随着一个全球性的自旋电流，并预测衬底条件影响所观察到的信号。
自旋塞贝克效应（SSE），即由热产生自旋电流，已经在各种磁性材料中得到了广泛的研究，包括铁磁体、反铁磁体、顺磁体和量子自旋液体。本文报道了具有准一维自旋1/2链的自旋能隙量子磁体候选物Pb_2V_3O_9单晶中的SSE的研究。详细的温度和磁场依赖性的SSE的调查，和温度依赖的临界磁场显示出很强的相关性的玻色-爱因斯坦凝聚相的量子磁体Pb 2 V3 O 9。这一工作显示了利用自旋流作为探针研究量子磁体中自旋关联和相变性质的潜力。
Role of Magnon-Magnon Scattering in Magnon Polaron Spin Seebeck Effect
在Y3 Fe 5 O 12（YIG）/Pt异质结中，磁振子的自旋塞贝克效应（SSE）信号随温度的变化而急剧变化.在低温下，它表现为总SSE信号的下降，但随着温度的升高，下降逐渐减小，然后变成峰值。我们将观察到的峰谷跃迁归因于四磁振子散射率的快速上升。我们的分析提供了重要的见解的微观起源的杂交激发和整体的温度依赖性的SSE异常。
Enhanced spin Seebeck effect signal due to spin-momentum locked topological surface states
自旋动量锁定在受保护的表面状态，使磁振子衰变的磁绝缘体/拓扑绝缘体异质结的有效的电检测。在这里，我们证明了这一属性使用的自旋塞贝克效应，即测量的横向热电响应的温度梯度在整个薄膜的钇铁石榴石，绝缘亚铁磁体，并形成异质结与（BixSb 1-x）2 Te 3，一个拓扑绝缘体。在界面处建立的非平衡磁振子布居可以部分地通过磁振子与拓扑绝缘体的费米能量附近的电子的相互作用而衰减。当这个衰减通道是积极的调谐（BixSb 1-x）2 Te 3的大块绝缘体，出现在垂直于钇铁石榴石的面内磁化方向的大电动势。当费米能级位于体隙中时发生的增强的、可调谐的自旋塞贝克效应比金属中通常的自旋塞贝克效应提供了独特的优势，因此开辟了自旋电子学中令人兴奋的可能性。
Ultrafast Measurements of the Interfacial Spin Seebeck Effect in Au and Rare-Earth Iron Garnet Bilayers
我们研究了金/铁石榴石界面上的皮秒自旋电流响应于超快激光加热的Au膜中的电子。在光加热后的皮秒内，由于金属中的电子和绝缘体中的磁振子之间的界面温度差，会出现界面自旋电流。本文报道了Au与稀土铁石榴石绝缘体（RE $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$，其中RE为Y，Eu，Tb，Tm）之间界面纵向自旋Seebeck效应的测量结果。我们使用时域热反射（TDTR）的测量来表征超快光加热的双层的热响应。我们使用时间分辨的磁光克尔效应（TR-MOKE）测量的Au层来测量自旋积累的时间演化的Au膜。我们观察到Au/TmIG之间的自旋Seebeck效应是Au/YIG双层的三倍。Au中的电子与TmIG层中的磁振子之间的界面热导为~3 $\frac{MW}{m^2 K}$。
本文报道了在由IrO $_2$膜和Y $_3$ Fe $_5$ O $_{12}$膜组成的全氧化物双层膜系统中观察到的纵向自旋塞贝克效应（LSSE）。通过导电IrO $_2$层中的逆自旋霍尔效应，检测由穿过IrO $_2$ /Y $_3$ Fe $_5$ O O $_{12}$界面的温度梯度产生的自旋电流作为电压。该电压与温度梯度的大小成比例，并且其磁场依赖性与LSSE的特性很好地一致。这一演示可能会导致实现低成本，稳定，透明的自旋电流驱动的热电器件。
热电发电是未来节能技术的基本功能。然而，这一代一直是电导体的独有特征，这种情况对其应用造成了沉重的代价;传导电子经常成为器件热设计中的麻烦。在这里，我们报告的电压产生的热量在绝缘体中流动。我们发现，尽管没有传导电子，磁性绝缘体LaY 2Fe 5 O 12将热流转化为自旋电压。附着的Pt膜通过逆自旋霍尔效应将该自旋电压转换成电压。实验结果要求我们在LaY_2Fe_5O_（12）和Pt之间引入热激活界面自旋交换。我们的研究结果扩展了热电应用的潜在材料的范围，并为理解自旋塞贝克效应的物理学提供了重要的信息。
