2023 Fiscal Year Annual Research Report
Thermoelectric and thermomagnetic effect due to thermal phonon current: Clarification of beyond Boltzmann
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20K03802
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
松浦 弘泰 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (40596607)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 英史 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 講師 (50748473)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | フォノンドラッグ / 熱ホール効果 / フォノンの角運動量 / 極性構造 / 熱電効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
温度勾配を電圧に変換する熱電効果は多様な発現機構が知られている。例えば、温度勾配によりフォノンの流れが現れ、さらに電子格子相互作用を通じて電子の流れを誘起するフォノンドラッグ効果がある。また極性構造の不安定性を持つ系では、系の特異なフォノンに由来した熱電現象や新規物性が期待されている。本研究では、このようなフォノンの自由度に由来した新奇現象や熱電効果に関する研究を進めている。
２３年度は下記３点を明らかにした。
1)フォノンドラッグ由来の横熱応答効果の理論構築: 最近SrTiO3－δではフォノンドラッグ由来の巨大な熱ホール効果が観測され注目を集めている。そこで熱応答の微視的方法論であるKubo-Luttingerの方法に基づいたこれまでのフォノンドラッグ理論を応用し、フォノンドラッグ由来の熱ホール効果、ネルンスト伝導度についての理論を構築した。その結果、実験と良い一致を示すことを明らかにした。
2)キラル物質である水晶で見られるフォノンの角運動量:キラル物質である水晶では温度勾配下で右回りまたは左回りの角運動量をもつ格子振動（フォノン）が誘起される。本研究では水晶で見られるフォノンの角運動量の温度依存性を熱伝導度の理論を応用することで、定量的に見積もった。
3) 極性構造の不安定性に由来したフォノンによる熱電現象や新規物性を示す材料の合成と測定：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、２K付近で超伝導転移を示すことを明らかにした。そして、0.3Kまでの極低温での磁場依存性や、表面を削ることによる表面依存性や厚み依存性の測定を行い、表面敏感な超伝導であることを明らかにした。さらに、バンド計算からは、ディラック点やワイル点を持つトポロジカルなバンド構造が示唆されており、このトポロジカルなバンド構造に由来した表面超伝導の可能性を明らかにした。
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