| 研究課題/領域番号 |
16K14231
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
安藤 裕一郎 京都大学, 工学研究科, 特定准教授 (50618361)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | トポロジカル絶縁体 / スピントロニクス / 熱電素子 / 熱電 / スピン流 / 熱電変換 / 熱スピン変換 |
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| 研究成果の概要 |
トポロジカル絶縁体は材料の内部は電気を通さない絶縁体であるのに対し，表面だけ電気を通す金属状態が現れる特殊な材料です．この表面状態では電子の磁気的性質（スピン）の向きに依存して電子の運動方向が決定するスピン運動量ロッキングという性質があります．本研究はこのトポロジカル絶縁体を用いて新しい熱回収システムを創成しようという研究です．具体的には表面状態における極めて大きな電気・スピン変換効率を発見しました．また，熱・スピン変換において大きな問題であった，電流の非線形成分を考慮した評価手法を確立しました．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般的な熱電素子の性能はその材料の電子の密度に比例して性能向上する成分と反比例する成分とがあり，電子密度による性能向上は困難でした．本問題を解決しようというのが本研究の目的です．トポロジカル絶縁体のバルク部分は絶縁体的であり，熱伝導率が小さく，ゼーベック係数が大きいという熱電材料に適した性質を有しています．一方，表面状態は電気抵抗率が低くこちらも熱電材料に適した性質を持っています．これらを組み合わせればこれまでの熱電素子には実現しえなかった新しい性能を得ることができるのではと期待しています．
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