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非平衡キャリアが示す熱電輸送現象の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K13504
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

岡崎 竜二  東京理科大学, 理工学部物理学科, 准教授 (50599602)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード熱電効果 / 輸送現象 / ゼーベック効果 / 電流効果 / 非線形伝導 / 非平衡電子状態 / ゼーベック係数 / 分子性導体 / ロジウム酸化物 / 非平衡電子物性 / 強相関電子系 / ペルチェ効果
研究成果の概要

物質に電圧を印加すると、電圧に比例した電流が生じます。このよく知られた「オームの法則」とは対照的に、電流が電圧に比例しない現象は非線形伝導と呼ばれ、ダイオードやトランジスタのように、非線形伝導は現代のエレクトロニクスを支える基幹技術として普及しています。本研究では、電気抵抗だけでなく、熱電能(ゼーベック係数)が電流によってどのように変化するか(非線形ゼーベック効果)を実験的に測定するシステムの開発を進め、有機導体において電流によってゼーベック係数の絶対値が増大するという非自明な振る舞いを観測しました。また非線形伝導測定の問題点となる自己発熱の問題に対し、新たな温度評価手法の開発を行いました。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非線形伝導は、近年、シリコンやゲルマニウムのような従来のバンド絶縁体だけでなく、モット絶縁体や電荷秩序絶縁体と呼ばれる強相関絶縁体において報告されており、それらの物質群では、数V/cmの電場で抵抗が1桁以上も変化する大きな非線形伝導が報告されています。それらは低電場で作動する新たなメモリ素子として応用上期待されるだけでなく、従来のメカニズムとは異なった、電場による電荷秩序の融解などの新しい非平衡物理現象を示すモデル物質としても注目されつつあり、本研究では通電時の抵抗の振る舞いだけでなく、ゼーベック係数も調べることで、そのような非平衡電子状態の知見を得ることに成功しました。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Crossover from itinerant to localized states in the thermoelectric oxide [Ca2CoO3]0.62[CoO2]2021

    • 著者名/発表者名
      H. Sakabayashi and R. Okazaki
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 103 号: 12 ページ: 125119-125119

    • DOI

      10.1103/physrevb.103.125119

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical resistivity and thermopower of hole-doped delafossite CuCoO2 polycrystals2021

    • 著者名/発表者名
      K. Kurita, M. Yagisawa, and R. Okazaki
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 60 号: 1 ページ: 13001-13001

    • DOI

      10.35848/1347-4065/abd448

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Scaling in Transport Coefficients of Hole-doped CuRhO2 Single Crystals2020

    • 著者名/発表者名
      Kanji Kurita, Hokuto Sakabayashi, and Ryuji Okazaki
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceedings

      巻: 30 ページ: 011191-011191

    • DOI

      10.7566/jpscp.30.011191

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Current-induced Giant Lattice Deformation in the Mott Insulator Ca2RuO42020

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Ryuji、Kobayashi Kensuke、Kumai Reiji、Nakao Hironori、Murakami Youichi、Nakamura Fumihiko、Taniguchi Hiroki、Terasaki Ichiro
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 89 号: 4 ページ: 044710-044710

    • DOI

      10.7566/jpsj.89.044710

    • NAID

      210000158121

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplay between quantum paraelectricity and thermoelectricity in the photo-Seebeck effect in a SrTiO3 single crystal2019

    • 著者名/発表者名
      Yuuka Shiraishi, Kenji Tanabe, Hiroki Taniguchi, Ryuji Okazaki and Ichiro Terasaki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 126 号: 4 ページ: 045111-045111

    • DOI

      10.1063/1.5106384

    • NAID

      120006765153

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Correlation in transport coefficients of hole-doped CuRhO2 single crystals2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kurita, H. Sakabayashi, and R. Okazaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 11 ページ: 115103-115103

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.115103

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Seebeck coefficient by a filling-induced Lifshitz transition in KxRhO22018

    • 著者名/発表者名
      N. Ito, M. Ishii, and R. Okazaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 99 号: 4 ページ: 041112-041112

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.041112

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopic signature of trimer Mott insulator and charge disproportionation in BaIrO32018

    • 著者名/発表者名
      R. Okazaki, S. Ito, K. Tanabe, H. Taniguchi, Y. Ikemoto, T. Moriwaki, and I. Terasaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 98 号: 20 ページ: 205131-205131

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.205131

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quantum paramagnet near spin-state transition2018

    • 著者名/発表者名
      K. Tomiyasu, N. Ito, R. Okazaki, Y. Takahashi, M. Onodera, K. Iwasa, T. Nojima, T. Aoyama, K. Ohgushi, Y. Ishikawa, T. Kamiyama, S. Ohira-Kawamura, M. Kofu and S. Ishihara
    • 雑誌名

      Advanced Quantum Technology

      巻: 2018 号: 3 ページ: 1800057-1800057

    • DOI

      10.1002/qute.201800057

    • 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
  • [雑誌論文] Enhanced thermopower via spin-state modification2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hidefumi、Ishiwata Shintaro、Okazaki Ryuji、Yasui Yukio、Terasaki Ichiro
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 98 号: 2 ページ: 024405-024405

    • DOI

      10.1103/physrevb.98.024405

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear conduction detected by the harmonic measurement in an organic molecular conductor α-(BEDT-TTF)2I32021

    • 著者名/発表者名
      M. Ishii, R. Okazaki, M. Tamura
    • 学会等名
      APS March Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温領域におけるCa3Co4O9の面内異方性測定2020

    • 著者名/発表者名
      坂林北斗, 歌川響, 岡崎竜二
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 高調波測定による非線形伝導現象の検出と発熱の検証2020

    • 著者名/発表者名
      石井まゆ, 神田直輝, 箱田優華, 岡崎竜二
    • 学会等名
      日本物理学会第75回年次大会(2020年)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Scaling in transport coefficients of hole-doped CuRhO2 single crystals2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kurita, H. Sakabayashi, and R. Okazaki
    • 学会等名
      International Conference on Strongly Correlated Electron Systems 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CuCoO2多結晶の合成と熱電特性2019

    • 著者名/発表者名
      栗田寛士, 八木沢昌也, 岡崎竜二
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状ロジウム酸化物K0.5RhO2の輸送・磁気特性2019

    • 著者名/発表者名
      石井まゆ, 伊藤菜緒子, 岡崎竜二, 安井幸夫
    • 学会等名
      日本物理学会2019年秋季大会(物性)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状ロジウム酸化物の熱電効果2019

    • 著者名/発表者名
      岡崎竜二
    • 学会等名
      第二回コバルト研究会, 東北大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] CuRh1-yMgyO2単結晶における低温での電気抵抗率と熱起電力の相関2019

    • 著者名/発表者名
      栗田寛士, 坂林北斗, 岡崎竜二
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会(2019年), 九州大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Transport properties in the layered Rh oxide KxRhO22018

    • 著者名/発表者名
      Naoko Ito, Mayu Ishii, Ryuji Okazaki
    • 学会等名
      The 3rd Asian Conference on Thermoelectrics (ACT3) & The 5th Micro & Nanoscale Heat Transfer and Energy Workshop (MNHTE2018), Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric properties of CuRh1-yMgyO2 single crystals2018

    • 著者名/発表者名
      Kanji Kurita, Hokuto Sakabayashi, Ryuji Okazaki
    • 学会等名
      The 3rd Asian Conference on Thermoelectrics (ACT3) & The 5th Micro & Nanoscale Heat Transfer and Energy Workshop (MNHTE2018), Taiwan
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単結晶CuRh1-yMgyO2の熱電特性2018

    • 著者名/発表者名
      栗田寛士, 坂林北斗, 岡崎竜二
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会, 同志社大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Seebeck effect in Ca2RuO4 under current2018

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Okazaki
    • 学会等名
      基盤S研究会「NESS 2018」, 京都大学
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 研究室のホームページ

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/okazakilab/

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 研究者ホームページ

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/okazakilab/

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 研究者ホームページ

    • URL

      https://www.rs.tus.ac.jp/okazakilab/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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