2014 Fiscal Year Research-status Report
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25420723
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
磯部 雅朗 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (10354309)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新井 正男 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (40222723)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱電材料 / 遷移金属化合物 / 強相関電子系 / 磁性 / 計算物理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、遷移金属化合物を対象として、その強い電子相関に由来する異常に高い熱起電力の起源を調べ、より高性能の新しい熱電材料を設計するための指針を得ることにある。具体的には、課題申請者がごく最近合成に成功したコバルト酸化物としては世界初となる一次元金属物質(Ca,Na)Co2O4 を取り上げ、電子構造の観点から、その異常熱起電力の原因を探る。良質試料を用いた輸送特性測定、第一原理バンド計算による電子構造の検討を行い、線形応答理論などを用いて異常熱起電力の起源を明らかにする。
高い熱電性能は、高いゼーベック係数と高い電気伝導率によってもたらされるが、本来、両者は相反する物理量であるため、両立は容易ではない。この問題を打開するには、物質の電子構造に立ち返って熱電特性の発現機構を深く理解すると共に、電子構造の観点から物質設計を行うことが必要である。
コバルト酸化物は、優れた熱電性能を示すことが知られている。その高い熱電性能の起源として、①スピン・軌道縮重残留エントロピー輸送効果や、②プリン型バンド効果などの理論が提唱されている。代表物質としては、従来から、NaxCoO2などの層状物質が多々取り上げられてきたが、研究対象を他の様々な物質に拡げることも重要である。原理検証や現象解明（物性研究）は多様な物質で行われてこそ、発現機構の一般化が可能となる。近年、研究代表者らは新物質CaCo2O4を合成発見し、そのNa置換体(Ca,Na)Co2O4が一次元金属として、優れた熱電性能を示すことを見いだした。本課題においては、(Ca,Na)Co2O4試料の良質化を行い、それを用いて詳細な物性を調べることで、本系の異常熱起電力の起源解明を図る。
H26年度は、(Ca,Na)Co2O4の単結晶試料合成試験と、多結晶試料による輸送特性解析・結晶構造解析などを中心に検討を行った。また、関連物質の物性評価も並行して進めた。
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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
前年度作製した(Ca,Na)Co2O4の良質多結晶試料を用い、輸送特性測定などを行った。また、精密結晶構造解析なども進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き単結晶試料の作製を試みる。可能であれば、その試料を用いて輸送特性を評価する。また、精密結晶構造解析から求めた座標をもとにバンド計算などを行い、電子状態を評価する。本系の熱電特性を電子構造の観点から理解する。
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| Causes of Carryover |
H26年度は、急遽必要になったX線回折装置の試料自動交換装置の購入、及び、合成・測定実験消耗品や計算実験の物品（ハード、ソフト）の購入に予算を使用した。しかし、高圧合成消耗品（白金カプセル）や原料試薬などに関しては前年度までに購入した備蓄などを利用したため、実際の使用額が予定額より少なくなった。残額はH27年度に繰り越すこととしたが、研究の進捗に影響はない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
原料試薬・実験器具などの消耗品の補充、機器の修繕費、旅費などに充当する予定。
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Research Products
(8 results)
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[Journal Article] The electronic structure of the high-symmetry perovskite iridate Ba2IrO42014
Author(s)
S Moser, L Moreschini, A Ebrahimi, B Dalla Piazza, M Isobe, H Okabe, J Akimitsu, V V Mazurenko, K S Kim, A Bostwick, E Rotenberg, J Chang, H M Ronnow, M Grioni
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Journal Title
New Journal of Physics
Volume: 16
Pages: 013008, 1-13
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Orbital occupancies and the putative jeff = 1/2 ground state in Ba2IrO4: A combined oxygen K-edge XAS and RIXS study2014
Author(s)
M. Moretti Sala, M. Rossi, S. Boseggia, J. Akimitsu, N. B. Brookes, M. Isobe, M. Minola, H. Okabe, H. M. Ronnow, L. Simonelli, D. F. McMorrow, G. Monaco
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 121101(R), 1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Bulk nature of layered perovskite iridates beyond the Mott scenario: An approach from a bulk-sensitive photoemission study2014
Author(s)
A. Yamasaki, S. Tachibana, H. Fujiwara, A. Higashiya, A. Irizawa, O. Kirilmaz, F. Pfaff, P. Scheiderer, J. Gabel, M. Sing, T. Muro, M. Yabashi, K. Tamasaku, H. Sato, H. Namatame, M. Taniguchi, A. Hloskovskyy, H. Yoshida, H. Okabe, M. Isobe, J. Akimitsu, W. Drube, R. Claessen, T. Ishikawa, S. Imada, A. Sekiyama, S. Suga
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Journal Title
Phys. Rev. B
Volume: 89
Pages: 121111(R), 1-5
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Spin-Orbit-Coupling-Induced jeff States in Perovskite Iridates Studied by Photoemission Spectroscopy2014
Author(s)
A. YAMASAKI, O. KIRILMAZ, A. IRIZAWA, A. HIGASHIYA, T. MURO, H. FUJIWARA, F. PFAFF, P. SCHEIDERER, J. GABEL, M. SING, M. YABASHI, K. TAMASAKU, A. HLOSKOVSKYY, H. OKABE, H. YOSHIDA, M. ISOBE, J. AKIMITSU, W. DRUBE, T. ISHIKAWA, S. IMADA, A. SEKIYAMA, R. CLAESSEN, S. SUGA
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Journal Title
JPS Conf. Proc.
Volume: 3
Pages: 013001, 1-6
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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