2009 Fiscal Year Annual Research Report
量子熱電効果の非平衡物理と熱駆動ナノデバイスの開拓
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20340101
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| Research Institution | National Institute for Fusion Science |
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Principal Investigator |
中村 浩章 National Institute for Fusion Science, シミュレーション科学研究部, 准教授 (30311210)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽田野 直道 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (70251402)
米満 賢治 核融合科学研究所, 分子科学研究所・理論・計算分子科学研究領域, 准教授 (60270823)
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
長谷川 靖洋 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60334158)
白崎 良演 横浜国立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90251751)
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| Keywords | ネルンスト効果 / ビスマス / フォノンドラッグ / 熱電効果 / 量子輸送現象 / 二次元電子系 / 温度勾配 / 金属半導体接合界面 |
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| Research Abstract |
昨年度、フォノンドラッグ効果を考慮したビスマスにおける量子ネルンスト効果の新しい理論の構築を行った。2005年の我々の理論ではネルンスト係数の理論値と、2007年のBehnia(仏)グループによるビスマスの実験データとの間には定量的な相違があった。そこで、新しい理論では、キャリアとフォノンの相互作用によるフォノンドラッグの効果を考慮してネルンスト係数を計算し、フィッテングパラメータなしで定性的かつ定量的にも実験と一致する結果を得ていた。本年度は、昨年度の成果に修正を行い、Physical Review B 80(2009)075313として発表した。この論文は、Editors' Suggestionに選ばれ、世界的に評価された。
また、ネルンスト効果の実験研究として、GaAs/AlGaAs二次元電子系の量子ホール領域における電子温度勾配下のネルンスト電圧の測定を行った。この量子ホール系では、ビスマスとは異なり熱伝導を担うのは格子振動ではなく電子のみである。それゆえ、温度勾配下における電子系のみのネルンスト係数の計測が行える特徴がある。GaAs/AIGaAs二次元電子系のネルンスト係数およびゼーベック係数を得ることができた。本結果は、国内外の会議で発表を行った。
さらに、GaAs/AIGaAsでのネルンスト係数の測定において、予想外の磁場依存性が観測された。これは、試料中で温度と電位が想定外の分布をしているからではないかと考えている。そこで、試料中の温度・電位分布を正確に求めるため、電流および熱流の輸送方程式の数値計算の検討を行った。その最初の計算結果を、International Conference on Computational Physics 2009 (CCP2009)で発表を行った。
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