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絶縁体の流体力学的フォノン輸送と熱電現象の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17KK0088
研究種目

国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関学習院大学 (2018-2022)
東京工業大学 (2017)

研究代表者

町田 洋  学習院大学, 理学部, 教授 (40514740)

研究期間 (年度) 2018 – 2022
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
14,690千円 (直接経費: 11,300千円、間接経費: 3,390千円)
キーワード熱電効果 / 半導体 / 半金属 / ゼーベック効果 / 黒リン / フォノン / フォノンドラッグ / フォノン流体 / グラファイト / 熱伝導
研究成果の概要

単元素半導体黒リンの圧力下電気抵抗率およびゼーベック係数測定を行い、半導体状態においては電気抵抗率測定結果から決定される各伝導領域でゼーベック係数に特徴的な振る舞いを観測し、今後の半導体の熱電応答に対する基礎的理解の礎となる知見を得た。またフォノンドラグによるゼーベック効果がフォノン流体による熱輸送が顕著になる温度域で増大することを明らかにした。圧力下での半金属状態では電荷キャリアーの散乱機構の変化がゼーベック係数に与える影響を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

半導体の各伝導領域でのゼーベック係数の振る舞いを詳細に明らかにすることで高温から低温に至る広い温度範囲での半導体の熱電応答に関する基礎的理解に繋がる重要な知見が得られた。またこれまで重要視されてこなかった電荷キャリアの散乱機構がゼーベック効果に与える影響を明らかにし、金属を含めた固体結晶における熱電現象のより深い理解を得ることができた。

報告書

(6件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] パリ市立工業物理化学高等専門大学(イタリア)2019

    • 年月日
      2019-03-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] パリ市立工業物理化学高等専門大学(米国)2019

    • 年月日
      2019-03-03
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] The phonon thermal Hall angle in black phosphorus2023

    • 著者名/発表者名
      Li Xiaokang、Machida Yo、Subedi Alaska、Zhu Zengwei、Li Liang、Behnia Kamran
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 1027-1027

    • DOI

      10.1038/s41467-023-36750-3

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Phonon thermal Hall effect in a metallic spin ice2022

    • 著者名/発表者名
      Taiki Uehara, Takumi Ohtsuki, Masafumi Udagawa, Satoru Nakatsuji & Yo Machida
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1 ページ: 4604-4604

    • DOI

      10.1038/s41467-022-32375-0

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 固体におけるフォノンの流体力学2021

    • 著者名/発表者名
      町田洋
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 76 号: 7 ページ: 444-449

    • DOI

      10.11316/butsuri.76.7_444

    • NAID

      130008062450

    • ISSN
      0029-0181, 2423-8872
    • 年月日
      2021-07-05
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low-Temperature Magnetism in a Triangular-Lattice Antiferromagnet, Cu3(OH)4(HCO2)2, Studied by Calorimetry2020

    • 著者名/発表者名
      Isono Takayuki、Machida Yo、Fujita Wataru
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 7 ページ: 073707-073707

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.073707

    • NAID

      40022283325

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Phonon hydrodynamics and ultrahigh-room-temperature thermal conductivity in thin graphite2020

    • 著者名/発表者名
      Yo Machida, Nayuta Matsumoto, Takayuki Isono, Kamran Behnia
    • 雑誌名

      Science

      巻: 367 号: 6475 ページ: 309-312

    • DOI

      10.1126/science.aaz8043

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observation of Poiseuille flow of phonons in black phosphorus2018

    • 著者名/発表者名
      Machida Yo、Subedi Alaska、Akiba Kazuto、Miyake Atsushi、Tokunaga Masashi、Akahama Yuichi、Izawa Koichi、Behnia Kamran
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 6 ページ: 3374-3374

    • DOI

      10.1126/sciadv.aat3374

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 低温異常ネルンスト効果測定による磁気トポロジカル状態の検証2023

    • 著者名/発表者名
      中村紘人, 小池祐樹, 見波将, 冨田崇弘, 小池美夏, M. Y. P. Akbar, A. A. Nugroho, 町田洋, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金属スピンアイスPr2Ir2O7におけるフォノンによる熱ホール効果2022

    • 著者名/発表者名
      町田洋
    • 学会等名
      東大物性研量子物質セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 金属磁性体Pr2Ir2O7の熱電現象2022

    • 著者名/発表者名
      小池美夏, 横井滉平, 大槻匠, 中辻知, 町田洋
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 超高純度半金属NbAs2単結晶における巨大ネルンスト効果2022

    • 著者名/発表者名
      横井滉平, 駒田盛是, 村川寛, 酒井英明, 町田洋, 花咲徳亮
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 固体におけるフォノン流体による熱輸送2021

    • 著者名/発表者名
      町田洋
    • 学会等名
      応用物理学会応用電子物性分科会研究例会「ナノ材料・構造による高度な熱制御と新展開」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 純良な絶縁体結晶におけるフォノン流体現象2021

    • 著者名/発表者名
      川畑拓也、町田洋
    • 学会等名
      日本物理学会2021年秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] パイロクロア型金属磁性体Pr2Ir2O7における熱ホール効果2020

    • 著者名/発表者名
      上原大毅, 磯野貴之, 町田洋, 大槻匠, Mayukh Kumar Ray, 中辻知
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイトにおけるフォノンの流体的熱輸送2019

    • 著者名/発表者名
      町田洋, 松本那由他, 磯野貴之
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 黒リンの金属絶縁体転移近傍における熱電応答2019

    • 著者名/発表者名
      中島優奈, 大西嵐, 磯野貴之, 町田洋, 赤浜裕一
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Observation of Poiseuille flow of phonons in black phosphorus2019

    • 著者名/発表者名
      Yo Machida
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric properties of insulating solids2019

    • 著者名/発表者名
      Yo Machida
    • 学会等名
      Conference on Modern Concepts and New Materials for Thermoelectricity
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2018-01-25   更新日: 2025-01-30  

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