Thermoelectric and thermomagnetic effect due to thermal phonon current: Clarification of beyond Boltzmann

热声子电流引起的热电和热磁效应：玻尔兹曼之外的澄清

• 批准号: 20K03802
• 负责人: 松浦 弘泰
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K03802/
• 关键词: 熱電効果; フォノン; フォノンドラック; 極性ー非極性構造相転移; 極性; マグノンドラッグ; 極性フォノン; 極性金属; MoTe2; フォノンドラッグ; 熱磁気効果

本課題の目的は、「フォノンの熱流に起因した熱電・熱磁気効果に着目し、そこでのBeyond Boltzmannを明らかする」ことである。特に、フォノンの熱流に由来した熱電効果の一つであるフォノンドラック効果での熱電効果・熱磁気効果の解明を行うことを目的としている。２２年度、代表者（松浦）は、実施計画の一つである「フォノンドラックに由来する熱磁気効果の微視的理論構築」を行った。微視的方法論構築・具体的な物質への適用を行い、実験結果を微視的模型から説明することができた。また、代表者は、微視的理論構築とは相補的に、機械学習を用いた熱電解析の手法開発も行った。熱電効果における基本的な関係式（Sommerfeld-Bethe関係式）の逆問題を機械学習の手法により解くことで、電気伝導度とゼーベック係数の実験データから伝導度スペクトルや化学ポテンシャルを推定する手法を開発した。さらに、本課題で蓄積した方法論を応用することで、クオーツにおけるフォノンの角運動量の推定、フォノンドラックと類似現象であるマグノンドラックの研究、ディラック系での熱電効果の解析、半金属での非弾性散乱に由来したウイーデマン・フランツ則の破れについても明らかにした。分担者（高橋）は、極性－非極性構造相転移の不安定性を持つ新物質を合成し、構造相転移の不安定性に起因したフォノンと伝導電子の結合による熱電現象や新機能の開拓を目指す研究を行っている。その結果、極性構造－非極性構造の構造不安定性を持つ3元系化合物の合成に成功した。

该主题的目的是“专注于由声子的热流引起的热电和热磁效应，并阐明那里的超越玻尔兹曼。”特别是，目的是阐明声子阻力效应的热电和热磁效应，这是来自声子的热流得出的热电效应之一。 2010年，代表（Matsuura）执行了他的实施计划之一，“构建了来自声子药物的热磁效应的微观理论”。构建微观方法论并应用于特定物质，可以从微观模型中解释实验结果。该代表还开发了一种使用机器学习的热电分析的方法，该方法与微观理论的构建相辅相成。通过解决使用机器学习方法的热电效应的基本关系的反问题（Sommerfeld-Bethe关系），我们开发了一种从电导率的实验数据和Seebeck系数的实验数据中估算电导率光谱和化学潜力的方法。此外，通过应用在该主题中积累的方法，我们还阐明了石英中声子的角动量的估计，对磁子Druck的研究，类似于Phonon Druck的现象，对Dirac系统中热电效应的分析，以及Weideman-Franz Law的崩溃，这些效果是从弹药中衍生出的，源自纯净的散射。共享者（高桥）正在综合具有极性 - 非极性结构相变的不稳定性的新材料，并正在进行旨在通过偶联声子和导电电子而导致的结构相变的不稳定性，旨在开发热电现象和新功能。结果，我们成功合成了具有极性非极性结构结构不稳定性的三元化合物。

项目成果

熱電測定を用いたデータ駆動による伝導度スペクトルの再構成

使用热电测量数据驱动重建电导率谱

• 发表时间: 2021
• 作者: 廣澤智紀;Frank Schaefer;前橋英明;松浦弘泰;小形正男
• 通讯作者: 小形正男

半金属における熱電効果の理論的研究:電子ホール散乱の寄与

半金属热电效应的理论研究：电子空穴散射的贡献

• 发表时间: 2022
• 作者: 高橋慶伍;松浦弘泰;前橋英明;小形正男
• 通讯作者: 小形正男

Theory of huge thermoelectric effect based on a magnon drag mechanism: Application to thin-film Heusler alloy

• DOI: 10.1103/physrevb.104.214421
• 发表时间: 2021-12-15
• 期刊: PHYSICAL REVIEW B
• 影响因子: 3.7
• 作者: Matsuura, Hiroyasu;Ogata, Masao;Bauer, Ernst
• 通讯作者: Bauer, Ernst

計算科学を活用した熱電変換材料の研究開発動向

利用计算科学的热电转换材料的研究和发展趋势

• 发表时间: 2022
• 作者: Varchanis Stylianos;Hopkins Cameron C.;Shen Amy Q.;Tsamopoulos John;Haward Simon J.;志村 敬彬，長澤 剛，鹿園 直毅，花村 克悟;森孝雄，塩見淳一郎，他
• 通讯作者: 森孝雄，塩見淳一郎，他

ウイーン工科大学(オーストリア)

维也纳科技大学（奥地利）