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

热电/磁性复合材料塞贝克辅助横向热电效应研究

• 批准号: 22K20494
• 负责人: 周 偉男
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20494/
• 关键词: 横熱電効果; スピンカロリトロニクス; 熱電変換; 異常ネルンスト効果; 磁性材料

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．

The purpose of this study is to develop new thermoelectric materials and magnetic materials, composite materials and composite structures, and to explore the application of thermoelectric materials and magnetic materials in the field of thermoelectric materials. To achieve this goal, it is necessary to prepare composite materials and composite structures with comprehensive tuning of their characteristics. This year, the temperature of the thin film sample is adjusted to the external magnetic field, and the thermoelectric energy and transverse thermoelectric energy are quantitatively evaluated at room temperature and low temperature. The temperature dependence of the anomalous conductivity of semi-metallic Co2MnGa thin films was determined by using this method. A new method for evaluating the anomalous conductivity of magnetic materials has been proposed for the application of Co2MnGa thin films. When the temperature of the sample is matched and parallel, the magnetic thin film ends are non-magnetic metal materials, and the closed circuit is operated, the transverse thermoelectric energy causes the resistivity of the magnetic thin film, the abnormal occurrence of the magnetic conductivity, and the intrinsic term approximation. The resistivity of magnetic thin films with closed loop thermoelectric energy can be calculated by different methods. The new method is expected to accelerate the exploration of composite materials and composite structures suitable for magnetic materials.