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強磁性窒化鉄薄膜への第三元素添加と多層構造化による異常ネルンスト効果の増大

通过在铁磁氮化铁薄膜中添加第三种元素并创建多层结构来增强反常能斯特效应

基本信息

批准号：
21K04859
负责人：
伊藤啓太
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、Fe4Nに第三元素を添加した単結晶薄膜を作製し、フェルミ準位制御、多層構造化を通じて、異常ネルンスト効果を利用した熱電変換素子の実用化への指標である、室温で10 μV/Kを超える異常ネルンスト係数の達成を目的としている。令和4年度は、分子線エピタキシー法により、Fe4-xCoxN薄膜およびFe4-xMnxN薄膜を成膜し、異常ネルンスト効果の評価に取り組んだ。反射高速電子回折およびX線回折測定により構造を評価した結果、エピタキシャル成長を確認できた。しかし、Fe4-xCoxN薄膜については、Co組成比が増加するにつれて窒素が脱離しやすくなる傾向が見られ、Co4N薄膜の作製は実現できなかった。作製した試料を微細加工によりホールバー形状に加工し、ゼーベック効果、異常ネルンスト効果、異常ホール効果を評価した。結果、CoおよびMn添加量の増加に伴い、異常ネルンスト係数が減少した。これは、第三元素添加による横熱電伝導度の減少に起因しており、Fe4NへのCoおよびMn添加では、異常ネルンスト効果は増強できないことが分かった。上記に加えて、積層数を変えてFe4NとMgOの多層膜を作製し、異常ネルンスト係数の積層数依存性を調べた。分子線エピタキシー法により多層膜をエピタキシャル成長し、ゼーベック効果、異常ネルンスト効果、異常ホール効果を評価した。結果、積層数の変化に応じて、異常ネルンスト係数が変化する傾向が見られ、最大で単層Fe4N薄膜の1.4倍程度の異常ネルンスト係数の増大を確認できた。これは、Fe4NとMgOの界面効果によるものと考えられるが、詳細なメカニズムは不明である。今後は、より細かく積層数を変えた多層膜を作製し、異常ネルンスト係数の更なる増大と、そのメカニズムの解明を目指す。

In this study, the third element of Fe4N is to add the crystal film to make the film, to adjust the position of the film, to make the multi-layer structure, to make the chemical structure, and to use the chemical element to measure the temperature, the room temperature is 10 μ V, the temperature is 10 μ V and the temperature is 10 μ V. In the year 4, the molecular line analysis method, the Fe4-xCoxN thin film preparation method, the Fe4-xMnxN thin film formation method, and the experimental results show that the system is effective. The reflection high-speed electron back-to-back X-ray back-to-back measurement to determine the results of the test results, and the growth of the equipment to confirm the performance. The composition ratio of Fe4-xCoxN film, Co film, asphyxiant, asphyxiate, Co4N film and Co4N film were measured. The shape is processed by micro-processing, the shape is processed, the fruit is processed, and the shape is processed. Results: the amount of Mn added by Co was significantly higher than that of the control group, and the number of regular samples was less. The third element is added, the third element is added. In the last section, you can add more information, count the number, make the Fe4N, the MgO, the film, the number, the dependence. Molecular sequencing method was used to determine the growth, growth, fruit growth and growth. The results show that the performance of the Fe4N film is 1.4 times higher than that of the control group, and the maximum temperature is 1.4 times higher than that of the control group. The interface of "Fe4N" and "MgO" means that you don't know what to do. In the future, the number of people will be more active, the number of films will be much higher, the number of films will be much higher, and the number of people will be more accurate.