| 研究課題/領域番号 |
22K14000
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
須波 圭史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (80886911)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 有機強誘電体 / 熱電効果 / 中性-イオン性転移 / 非相反伝導 / 電子-格子相互作用 / トポロジカル励起 / ソリトン / ドメイン壁 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
熱と電気の交差相関現象である熱電効果は、学術的な関心のみならず、未利用熱を用いた効率的な熱発電など産業応用の観点でも重要な研究課題であり、新規熱電材料・熱電変換機構の開拓は基礎・応用の両面において強い波及効果をもたらす。本研究では、従来の一電子的な熱電効果の枠組みを超え、電荷と格子が強く結合した有機強誘電体を舞台に、強誘電体における対称性の破れに起因する新機構の熱電効果の検出、及びその熱電性能の評価を通じて、熱電材料としての有機強誘電体という新たな研究領域を開拓することを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、有機強誘電体を舞台に発現する新奇な熱電効果の開拓を目指すものであり、前年度までにトポロジカル励起に由来する熱電効果の特徴を捉えることに成功した。今年度は、空間反転対称性の破れに関連する熱電現象の発現の重要な指針となる、ゼロ磁場下強誘電相における非相反電気伝導の観測を試みた。前年度中に行った試験測定でTTF-CAの圧力下イオン性強誘電相において電気伝導に非相反成分が存在することが確認できており、今年度はその再現性と定量性の検証を併せて行った。
非相反伝導は、交流電圧の2ω成分と直流電圧の対称成分からそれぞれ評価した。圧力下イオン性相において、常誘電相から強誘電相への転移に際し、非相反電気伝導性を特徴づける非相反パラメータが有限になることが確認された。さらにポーリング電場の印加による極性方向の制御を試みた結果、ポーリング電場の方向により非相反パラメータの符号の反転が確認され、極性方向に強く依存する非相反現象であることが確認された。しかしその絶対値と符号にはサンプル依存性があり、今後更なる検証が必要である。また高温の常誘電相においても、ポーリング電場の方向によらない非相反伝導が観測され、非相反パラメータは転移温度に向けて増大を示した。常誘電相における非相反性がバルクの対称性と関連した本質的なものか、試料の局所的な不均一性や界面の反転対称性の破れなどに起因する外因的な影響によるものかなどは、注意深く検討する必要がある。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
前年度までに観測されたトポロジカル励起に由来する熱電効果に加えて、今年度は空間反転対称性の破れに伴うゼロ磁場下での非相反伝導現象を観測できたことは大きな成果と言える。特にゼロ磁場下での非相反伝導を実験的に観測した例は少なく、強い電子-格子相互作用を有する強誘電体において発現する特異な物理現象として高い注目を集めるものと期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
研究期間を一年延長し、次年度も継続して本研究課題に取り組む。今年度観測されたゼロ磁場下での非相反電気伝導について、外因的な要因を排除した環境で実験を行うことで、その本質に迫る。また最終年度であるため、本研究課題で得られた成果について論文投稿等の外部発表を積極的に行う。
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