2021 Fiscal Year Research-status Report
トポロジカル傾斜ディラック半金属における室温巨大熱起電力効果の開拓
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21K18813
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
藤岡 淳 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (80609488)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | ディラック半金属 / 熱電変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は傾斜ディラック半金属の候補物質として理論的な提案がなされているNaPt3O4型CaPd3O4およびそれに電子ドープした系の多結晶試料の合成を行った。キュービックアンビル型超高圧合成装置を用い、高密度の多結晶試料を得る事ができた。また形式価数2価のCaをLa(形式価数3価)で部分的に置換する事で、伝導を担うPd4dバンドのバンドフィリングを制御することができる。Laドープ量を1%のレベルで精密に制御し、電子密度を精密に制御された試料を得る事に成功した。また、これらの試料についてゼーベック係数の測定を行ったところ、350Kにおいて絶対値が100μV/K程度に達する事が分かった。それと同時に比較的電気伝導度が高い事からLaドープ量が2~3%程度の系において350Kにおいて出力因子が最大10μW/K2cmとなる事が分かった。これらの結果について日本物理学会秋季大会(一般講演)にて発表を行った。
また、電子相関効果でバンド幅の繰り込みが生じた強相関ディラック半金属ペロブスカイト型CaIrO3における磁場中の電気伝導特性評価も行った。超高圧合成法によって常圧下では合成が困難なペロブスカイト型のCaIrO3の単結晶試料を合成した。東京大学物性研究所国際強磁場施設において最大55テスラまでの強磁場中における電気抵抗率およびホール艇庫率測定を行った。ディラック電子が量子極限に到達する磁場が約6テスラであり、10T以上で抵抗率が急激に上昇し20テスラ付近でピークを持ち、さらに高磁場領域で抵抗率は減少する振る舞いが見られた。絶縁体的な領域では抵抗率は絶縁体的な温度依存性を示し、有限のギャップが開いた状態である可能性が高いことが分かった。数値計算によるシュミレーションの結果と合わせて、絶縁体的領域は電子間の相互作用によって電荷密度波状態が生じている可能性が高いことを明らかにした。
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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
超高圧合成法によっておおむね当初の見込み通りNaPt3O4型CaPd3O4およびそれに電子ドープした系の多結晶試料が得られた。また電気伝導特性、ゼーベック係数の評価も問題なく実施できている。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究結果からNaPt3O4型CaPd3O4に電子ドープした系において室温領域で比較的高いゼーベック係数と電気伝導度の両立により出力因子が比較的大きな値をとることが分かった。本系ではCaを同じ価数でイオン半径の異なるSrに置換する事で格子定数の制御も可能であり、それによって一電子バンド幅が変化する。バンド幅を制御した際のゼーベック係数、電気伝導特性も評価を行い、出力因子の向上を目指す。
また、強相関トポロジカル半金属であるイリジウム酸化物において電荷秩序や磁性など電子間の相互作用によって生じる量子現象と絡んだ新奇な熱起電力効果の開拓も進める。
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Research Products
(3 results)
