相転移温度近傍における電気／磁気双極子秩序の同時制御による新奇冷却素子の創製
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19K04229
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 19020:Thermal engineering-related
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| Research Institution | Hyogo Prefectural Institute of Technology |
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Principal Investigator |
泉 宏和 兵庫県立工業技術センター, その他部局等, 上席研究員 (70470226)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 薄膜 / 焦電 / エピタキシャル歪 / 応力 / レーザー光援用照射 / マルチフェロイクス / 電気熱量効果 |
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| Outline of Research at the Start |
マルチフェロイクス物質は、電場の印加により分極（電気双極子）だけでなく磁気スピン（磁気双極子）も制御できるという特性をもつ。本研究では、それぞれの秩序が、大きなエントロピー変化の得られる相転移温度近傍においてどのような相関を示すのかを明らかにすることで、分極と磁気スピンという２つの秩序を利用する新奇冷却素子の創製を目指す。このために、相転移温度近傍での電場印加時における分極／磁気スピン秩序の相関を誘電特性と磁気特性の評価から明らかにするとともに、薄膜の微細組織構造が分極と磁気スピン秩序の相関に与える影響について評価を行うことで、新奇冷却素子の作業物質に適した物質の設計指針を獲得する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
微小領域における高精度な温度制御に必要な、駆動部を持たず小型化の可能な冷却技術として、制御の容易な電場を用いる電気熱量効果を利用する冷却技術が注目されている。その作業物質には、電場によって電気双極子の秩序が大きく変化する強誘電－常誘電相転移温度を動作温度付近に有する強誘電体が有力な候補となっている。一方、電気と磁気の間に電気磁気効果とよばれる交差相関が見られ、印加した電場によって分極だけでなく磁気スピンも制御することが可能とされる「マルチフェロイクス物質」を作業物質に用いることができれば、分極と磁気スピンの両方のエントロピー変化を同時に利用することで、より効率の良い冷却システムの構築が期待できる。本研究では、高電場印加の可能な電気絶縁性に優れた高品質薄膜作製プロセスを確立し、マルチフェロイクス物質の相転移温度近傍における分極と磁気スピンの相関について明らかにすることで、新規冷却素子の創生についての知見を得ることを目的としている。
今年度は、元素置換により転移温度を制御した薄膜について、誘電特性の温度依存性、特に焦電特性の評価について取り組んだ。その結果、分極-電場履歴曲線から焦電係数を見積もることができ、元素置換が絶縁特性の改善と相転移温度の制御のいずれにも有効であることが確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初は本研究のエフォートである30％を確保して研究を進めることができていたが、2020年度における2度にわたる緊急事態宣言の発出以降、自身の出勤抑制のほか、企業からの相談・依頼業務が増加したため、本研究のエフォートとして30％を確保することが困難な状況が続いており、当初の計画に対して進捗が遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
企業からの相談や依頼業務は高止まりの状態であるものの落ち着いてきている。また、1年間の研究期間の延長申請が認めていただいたので、当初、2021年度に実施を予定していたドメインの形態を制御した薄膜の作製、および分極と磁気スピンの秩序の相関の評価を行う計画である。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
