2015 Fiscal Year Research-status Report
ディラック電子系に対する量子ドット導入による熱電性能の増強
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15K05120
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
青野 友祐 茨城大学, 工学部, 准教授 (20322662)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小峰 啓史 茨城大学, 工学部, 准教授 (90361287)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子微細構造 / 界面効果 / 熱電効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ディラック電子型の分散を持つビスマスの界面効果を見積もるために、界面の効果をより直接的に取り扱うことのできる薄膜構造における電子状態について議論した。薄膜構造においては、角度分解光電子分光法(ARPES)によって、表面電子状態について、これまでに多くの実験がなされており、比較検討を詳細に行うことができる。バルクビスマスのバンド構造を再現するタイト・バインディング模型を薄膜構造に適用して、さらに表面におけるポテンシャル勾配を考慮した効果を取り入れた模型を提唱した。この模型により、スピン分解された状態密度、ラシュバ分裂した表面エネルギーバンド構造、スピン分極の向きについて計算を行い、ARPESの実験結果との比較を行ったところ、良い一致が見られることがわかった。
ビスマス細線のゼーベック係数の増大を目指した表面ポテンシャル効果について議論した。ビスマス細線のT点とL点近傍における有効質量方程式に対して、細線表面の外部電極によるポテンシャルを加えた方程式を数値的に解析して、外部ポテンシャルの大きさとゼーベック係数の間の関係を求めた。
焼結型のビスマス・アンチモン合金における熱電特性の磁場依存性について実験と理論的な議論を行った。磁場中で電気伝導度、ゼーベック係数、熱伝導度の測定を行った。300Kにおける磁場中のゼーベック係数については、ボルツマン方程式による解析と良い一致をみた。また、磁場中で無次元性能指数は37％増大することがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ディラック電子系における量子微細構造の熱電効果について解明することを目的としているが、平成２７年度は当初予定していた研究計画についてすべて着手して、成果を上げることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度は、研究課題が計画通り進展したことから、今後も研究計画にもとづいて研究を遂行する。ビスマス系薄膜における電子状態や熱電特性の解析を進めていき、量子ドット構造における熱電特性の解析を進めていく予定である。
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| Causes of Carryover |
後期予算執行のために、旅費に予定していた一部が次年度に繰越となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
主として研究打ち合わせや学会発表のための旅費や計算機環境の補強のために使用していく予定である。
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