| 研究課題/領域番号 |
13J02630
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
高橋 英史 名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)
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| キーワード | 遷移金属酸化物 / ゼーベック効果 |
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| 研究概要 |
我々は、ゼーベック係数に対する強相関電子系の多自由度効果について研究しています。強相関電子系では、局在的な電子が持つスピンや軌道の自由度による高いエントロピー効果のため、熱電変換効率の飛躍的な増大が期待されます。しかし、この効果は、系の状態をほとんど変えず独立にスピン・軌道自由度を変化させることが実験的に困難なため、これまで実証されていません。そこで、スピン・軌道自由度がゼーベック係数に与える効果を証明するため、Sr3.1Y0.9Co4O10+δを用い実験を行いました。この物質は、Co3+のスピン状態が1GPa以下の比較的低い圧力を加えることで、High-spin状態からLow-spin状態へ変化することが知られており、この変化は、スピン・軌道エントロピーの変化も伴うため、ゼーベック係数に対する自由度の効果を検証することができます。本研究では具体的に、圧力下での磁化、電気抵抗、ゼーベック係数の測定が液体ヘリウム温度まで測定できる装置の開発と測定システムの構築、及びそれを用いた測定と物理解明を行いました。装置は、PPMSの超伝導マグネットを用い、PPMS内蔵の測定システムではなく、ADVANTESTの電流源とKEITHLEYのナノボルトメータを用い独自に開発しました。次に、電気抵抗とゼーベック係数の同時測定を行い、磁化の圧力効果との比較し、ゼーベック係数に対する多自由度効果について検証しました。その結果、飽和磁化の減少量に比例してゼーベック係数が増加することを見出しました。これは、CoのSpin状態が圧力を加えることで変化し、それに伴う自由度の変化に起因してゼーベック係数が増大したことを示唆しています。以上のことから、ゼーベック係数と電子の持つスピン軌道自由度が密接に関係していることが明らかになり、スピン軌道自由度を用いた熱電材料設計の有効性が直接的に証明されました。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究では、装置開発とそれを用いた測定による物理解明を目的とし研究を行っています。実験装置に関しては、目的としていた測定が行えるものが完成しています。測定自体も明瞭な結果が得られいます。そして、結果については、国際学会で報告し、現在論文にまとめており研究としてはおおむね順調に進行しています。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在、ゼーベック係数の多自由度効果の研究を行っています。その中で、磁行とゼーベック係数の結果からある程度、ゼーベック係数と遷移金属が持つスピン軌道自由度が相関を持つことを示すことができました。しかし、ゼーベック係数はキャリア濃度に依存するため、より直接的に証明するには、ホール係数の圧力依存性を測定する必要があります。しかし、通常の多結晶試料では、シグナルに対してノイズが大きく測定することが困難でした。そこで、薄膜を用い、シグナルを大きくすることで、ホール係数の圧力効果の測定を試みます。
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