We have studied the anomalous Nernst effect (ANE) in [Fe3O4/Pt]-based heterostructures grown at high temperature, by measuring the ANE-induced electric field with a magnetic field applied normal to the sample surface, in the perpendicular magnetized configuration, where only the ANEs from the ferromagnetic layers or magnetic proximity effects can be detected. An ANE voltage is observed for [Fe3O4/Pt]n multilayers, and we further investigated its origin by performing measurements in [Fe3O4/Pt/Fe3O4] trilayers as a function of the Pt thickness. Our results suggest the presence of an interface-induced ANE in the metallic layer, possibly driven by a heat induced subnanometer interdiffusion which affects the nature of the Fe3O4/Pt interface. Despite this ANE, the spin Seebeck effect is the dominant mechanism for the transverse thermoelectric voltage in the in-plane magnetized configuration, accounting for about 70% of the voltage in the multilayers.

1.
K.
Uchida
,
S.
Takahashi
,
K.
Harii
,
J.
Ieda
,
W.
Koshibae
,
K.
Ando
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Nature
455
,
778
(
2008
).
2.
K.
Uchida
,
J.
Xiao
,
H.
Adachi
,
J.
Ohe
,
S.
Takahashi
,
J.
Ieda
,
T.
Ota
,
Y.
Kajiwara
,
H.
Umezawa
,
H.
Kawai
 et al,
Nat. Mater.
9
,
894
(
2010
).
3.
K.
Uchida
,
M.
Ishida
,
T.
Kikkawa
,
A.
Kirihara
,
T.
Murakami
, and
E.
Saitoh
,
J. Phys.: Condens. Matter
26
,
343202
(
2014
).
4.
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
T.
Kikkawa
,
A.
Kirihara
,
M.
Ishida
,
S.
Yorozu
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Proc. IEEE
104
,
1946
(
2016
).
5.
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
, and
B. J.
van Wees
,
Nat. Mater.
11
,
391
(
2012
).
6.
S. R.
Boona
,
R. C.
Myers
, and
J. P.
Heremans
,
Energy Environ. Sci.
7
,
885
(
2014
).
7.
S.
Maekawa
,
H.
Adachi
,
K.
Uchida
,
J.
Ieda
, and
E.
Saitoh
,
J. Phys. Soc. Jpn.
82
,
102002
(
2013
).
8.
E.
Saitoh
,
M.
Ueda
,
H.
Miyajima
, and
G.
Tatara
,
Appl. Phys. Lett.
88
,
182509
(
2006
).
9.
A.
Kirihara
,
K.
Uchida
,
Y.
Kajiwara
,
M.
Ishida
,
Y.
Nakamura
,
T.
Manako
,
E.
Saitoh
, and
S.
Yorozu
,
Nat. Mater.
11
,
686
(
2012
).
10.
A.
Kirihara
,
K.
Kondo
,
M.
Ishida
,
K.
Ihara
,
Y.
Iwasaki
,
A.
Matsuba
,
K.
Uchida
,
E.
Saitoh
,
N.
Yamamoto
, and
T.
Murakami
,
Sci. Rep.
6
,
23114
(
2016
).
11.
Y.
Niimi
,
Y.
Kawanishi
,
D. H.
Wei
,
C.
Deranlot
,
H. X.
Yang
,
M.
Chshiev
,
T.
Valet
,
A.
Fert
, and
Y.
Otani
,
Phys. Rev. Lett.
109
,
156602
(
2012
).
12.
Z.
Jiang
,
C.-Z.
Chang
,
M. R.
Masir
,
C.
Tang
,
Y.
Xu
,
J. S.
Moodera
,
A. H.
MacDonald
, and
J.
Shi
,
Nat. Commun.
7
,
11458
(
2016
).
13.
K.
Uchida
,
T.
Nonaka
,
T.
Yoshino
,
T.
Kikkawa
,
D.
Kikuchi
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Express
5
,
093001
(
2012
).
14.
R.
Ramos
,
T.
Kikkawa
,
M. H.
Aguirre
,
I.
Lucas
,
A.
Anadón
,
T.
Oyake
,
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
J.
Shiomi
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
S.
Maekawa
,
E.
Saitoh
, and
M. R.
Ibarra
,
Phys. Rev. B
92
,
220407(R)
(
2015
).
15.
R.
Ramos
,
A.
Anadón
,
I.
Lucas
,
K.
Uchida
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
M. H.
Aguirre
,
E.
Saitoh
, and
M. R.
Ibarra
,
APL Mater.
4
,
104802
(
2016
).
16.
R.
Ramos
,
T.
Kikkawa
,
A.
Anadón
,
I.
Lucas
,
K.
Uchida
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
M. H.
Aguirre
,
E.
Saitoh
, and
M. R.
Ibarra
,
AIP Adv.
7
,
055915
(
2017
).
17.
K.-D.
Lee
,
D.-J.
Kim
,
H.
Yeon Lee
,
S.-H.
Kim
,
J.-H.
Lee
,
K.-M.
Lee
,
J.-R.
Jeong
,
K.-S.
Lee
,
H.-S.
Song
,
J.-W.
Sohn
 et al,
Sci. Rep.
5
,
10249
(
2015
).
18.
K.
Uchida
,
T.
Kikkawa
,
T.
Seki
,
T.
Oyake
,
J.
Shiomi
,
Z.
Qiu
,
K.
Takanashi
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. B
92
,
094414
(
2015
).
19.
Y.
Shiomi
,
Y.
Handa
,
T.
Kikkawa
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
106
,
232403
(
2015
).
20.
K.
Uchida
,
R.
Iguchi
,
S.
Daimon
,
R.
Ramos
,
A.
Anadón
,
I.
Lucas
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
M. H.
Aguirre
,
M. R.
Ibarra
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. B
95
,
184437
(
2017
).
21.
R.
Ramos
,
I.
Lucas
,
P.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
K.
Uchida
,
E.
Saitoh
, and
M.
Ibarra
,
J. Phys. D: Appl. Phys.
51
,
224003
(
2018
).
22.
C.
Fang
,
C. H.
Wan
,
Z. H.
Yuan
,
L.
Huang
,
X.
Zhang
,
H.
Wu
,
Q. T.
Zhang
, and
X. F.
Han
,
Phys. Rev. B
93
,
054420
(
2016
).
23.
S. R.
Boona
,
K.
Vandaele
,
I. N.
Boona
,
D. W.
McComb
, and
J. P.
Heremans
,
Nat. Commun.
7
,
13714
(
2016
).
24.
R.
Ramos
,
M. H.
Aguirre
,
A.
Anadón
,
J.
Blasco
,
I.
Lucas
,
K.
Uchida
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
E.
Saitoh
, and
M. R.
Ibarra
,
Phys. Rev. B
90
,
054422
(
2014
).
25.
J.
Holanda
,
O.
Alves Santos
,
R. O.
Cunha
,
J. B. S.
Mendes
,
R. L.
Rodríguez-Suárez
,
A.
Azevedo
, and
S. M.
Rezende
,
Phys. Rev. B
95
,
214421
(
2017
).
26.
P.
Bougiatioti
,
C.
Klewe
,
D.
Meier
,
O.
Manos
,
O.
Kuschel
,
J.
Wollschläger
,
L.
Bouchenoire
,
S. D.
Brown
,
J.-M.
Schmalhorst
,
G.
Reiss
 et al,
Phys. Rev. Lett.
119
,
227205
(
2017
).
27.
R.
Ramos
,
T.
Kikkawa
,
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
I.
Lucas
,
M. H.
Aguirre
,
P.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
S.
Maekawa
,
E.
Saitoh
 et al,
Appl. Phys. Lett.
102
,
72413
(
2013
).
28.
S.
Geprägs
,
S.
Meyer
,
S.
Altmannshofer
,
M.
Opel
,
F.
Wilhelm
,
A.
Rogalev
,
R.
Gross
, and
S. T. B.
Goennenwein
,
Appl. Phys. Lett.
101
,
262407
(
2012
).
29.
T.
Kuschel
,
C.
Klewe
,
J.-M.
Schmalhorst
,
F.
Bertram
,
O.
Kuschel
,
T.
Schemme
,
J.
Wollschläger
,
S.
Francoual
,
J.
Strempfer
,
A.
Gupta
 et al,
Phys. Rev. Lett.
115
,
097401
(
2015
).
30.
M.
Valvidares
,
N.
Dix
,
M.
Isasa
,
K.
Ollefs
,
F.
Wilhelm
,
A.
Rogalev
,
F.
Sánchez
,
E.
Pellegrin
,
A.
Bedoya-Pinto
,
P.
Gargiani
 et al,
Phys. Rev. B
93
,
214415
(
2016
).
31.
M.
Collet
,
R.
Mattana
,
J.
Moussy
,
K.
Ollefs
,
S.
Collin
,
C.
Deranlot
,
A.
Anane
,
V.
Cros
,
F.
Petroff
,
F.
Wilhelm
 et al,
Appl. Phys. Lett.
111
,
202401
(
2017
).
32.
Y. M.
Lu
,
Y.
Choi
,
C. M.
Ortega
,
X. M.
Cheng
,
J. W.
Cai
,
S. Y.
Huang
,
L.
Sun
, and
C. L.
Chien
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
147207
(
2013
).
33.
T.
Kikkawa
,
M.
Suzuki
,
R.
Ramos
,
M. H.
Aguirre
,
K.
Uchida
,
I.
Lucas
,
A.
Anadón
,
D.
Kikuchi
,
J.
Okabayashi
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
M. R.
Ibarra
, and
E.
Saitoh
, “
Giant Pt ferromagnetism in Fe3O4/Pt/Fe3O4 epitaxial trilayer detected via X-ray magnetic circular dichroism
” (unpublished).
34.
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
T.
Ota
,
H.
Nakayama
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
,
Appl. Phys. Lett.
97
,
172505
(
2010
).
35.
T.
Kikkawa
,
K.
Uchida
,
Y.
Shiomi
,
Z.
Qiu
,
D.
Hou
,
D.
Tian
,
H.
Nakayama
,
X.-F.
Jin
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. Lett.
110
,
067207
(
2013
).
36.
R.
Iguchi
,
K.
Uchida
,
S.
Daimon
, and
E.
Saitoh
,
Phys. Rev. B
95
,
174401
(
2017
).
37.
A.
Sola
,
M.
Kuepferling
,
V.
Basso
,
M.
Pasquale
,
T.
Kikkawa
,
K.
Uchida
, and
E.
Saitoh
,
J. Appl. Phys.
117
,
17C510
(
2015
).
38.
A.
Sola
,
P.
Bougiatioti
,
M.
Kuepferling
,
D.
Meier
,
G.
Reiss
,
M.
Pasquale
,
T.
Kuschel
, and
V.
Basso
,
Sci. Rep.
7
,
46752
(
2017
).
39.
A.
Prakash
,
B.
Flebus
,
J.
Brangham
,
F.
Yang
,
Y.
Tserkovnyak
, and
J. P.
Heremans
,
Phys. Rev. B
97
,
020408
(
2018
).
40.
Y.
Saiga
,
K.
Mizunuma
,
Y.
Kono
,
J. C.
Ryu
,
H.
Ono
,
M.
Kohda
, and
E.
Okuno
,
Appl. Phys. Express
7
,
093001
(
2014
).
41.
K.
Fuchs
,
Math. Proc. Cambridge Philos. Soc.
34
,
100
(
1938
).
43.
G. Y.
Guo
,
Q.
Niu
, and
N.
Nagaosa
,
Phys. Rev. B
89
,
214406
(
2014
).
44.
J. W. J.
Antel
,
M. M.
Schwickert
,
T.
Lin
,
W. L.
O'Brien
, and
G. R.
Harp
,
Phys. Rev. B
60
,
12933
(
1999
).
45.
C.
Klewe
,
T.
Kuschel
,
J.-M.
Schmalhorst
,
F.
Bertram
,
O.
Kuschel
,
J.
Wollschläger
,
J.
Strempfer
,
M.
Meinert
, and
G.
Reiss
,
Phys. Rev. B
93
,
214440
(
2016
).
46.
M. G.
Willinger
,
W.
Zhang
,
O.
Bondarchuk
,
S.
Shaikhutdinov
,
H.-J.
Freund
, and
R.
Schlgl
,
Angew. Chem. Int. Ed.
53
,
5998
(
2014
).
47.
J.
Goniakowski
,
C.
Noguera
,
L.
Giordano
, and
G.
Pacchioni
,
Phys. Rev. B
80
,
125403
(
2009
).
48.
H. B.
Vasili
,
M.
Gamino
,
J.
Ga
,
F.
Sa
,
M.
Valvidares
,
P.
Gargiani
,
E.
Pellegrin
, and
J.
Fontcuberta
,
ACS Appl. Mater. Interfaces
10
,
12031
(
2018
).
49.
L.
Zhou
,
V. L.
Grigoryan
,
S.
Maekawa
,
X.
Wang
, and
J.
Xiao
,
Phys. Rev. B
91
,
045407
(
2015
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.