熱電・磁性複合材料におけるゼーベックアシスト型横熱電効果の研究

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本研究の目的は，熱電材料と磁性材料の新規な複合材料や複合構造を作製することにより，熱電材料のゼーベック効果を磁性材料の異常ホール効果により横熱電効果へと変換させる新規なゼーベックアシスト型横熱電効果を開拓し，それを用いて大きな横熱電能の実現である．本目的を達成するために，作製した複合材料や複合構造の特性を全面的に調べて，試料全体の横熱電能からゼーベックアシストによる寄与を分離する必要がある．今年度は，薄膜試料に温度勾配と外部磁場をかけて，その熱電能と横熱電能を室温から低温領域までに定量評価できる測定システムを立ち上げた．この測定システムを用いて，ワイル半金属Co2MnGa薄膜の異常ネルンスト伝導率の温度依存性を測定し，先行研究と一致する結果を得た．また，このCo2MnGa薄膜を用いて，磁性材料の異常ネルンスト伝導率を評価する新しい手法を提案実証した．試料にかける温度勾配と平行になる磁性薄膜の両端を非磁性金属材料で繋ぎ閉回路を作る際に，横熱電能が磁性薄膜の抵抗率と異常ネルンスト伝導率からなる内因性的な項に近似することができる．これにより閉回路の横熱電能と磁性薄膜の抵抗率が分かれば異常ネルンスト伝導率を推算することが可能になり，従来手法と比べて測定する必要があるパラメーターおよび測定時間を減らすことができる．この新しい手法を用いることにより，複合材料や複合構造に適した磁性材料の探索の加速が期待される．