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2020 年度 実績報告書

スピン熱伝導性薄膜による能動的熱流制御

研究課題

研究課題/領域番号 17H04811
研究機関東北大学

研究代表者

寺門 信明  東北大学, 工学研究科, 助教 (90466441)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード熱伝導 / 熱マネジメント / マグノン / イオン液体 / サーモリフレクタンス
研究実績の概要

高度な熱管理社会の到来に備えるためにナノスケールにおける熱や温度を自在に時空間制御できる材料・デバイスの開発を目指してきた。用いた物質はマグノンによる異方的高熱伝導性と電気的制御能を持つLa-Ca-Cu-O系物質(以下、LCCOと略記)である。過年度はイオン液体(DEME-TSFI)との多層構造を作製し、電圧印加によってLCCO多結晶薄膜の熱コンダクタンスが増大することと、同時にマグノン由来のラマン散乱ピークが減少することを確認した。本年度はその機構解明のために印加電圧依存性と電流・電圧特性を調査した。その結果、当初期待した電界効果による正孔ドープ量のみでは熱抵抗とラマン散乱の変化を誘起するには不十分であることがわかった。また、約1.5V以上ののLCCO側への正電圧印加がマグノンの変化に必要であることがわかり、この閾値はLCCOなどのスピン鎖・梯子系物質特有の層構造における層間の正孔遷移エネルギーに相当することから、電圧印加によってマグノン熱伝導面に遷移した正孔がマグノンを破壊し、同時に多結晶LCCO薄膜内に浸透したイオン液体によって薄膜全体の熱伝導が制御されると推察した。本モデルの検証のために単結晶やナノシートを用いた実験を進めている。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] マグノン熱伝導を利用した熱流の電気的制御2021

    • 著者名/発表者名
      寺門信明, 高橋儀宏, 藤原巧
    • 雑誌名

      クリーンエネルギー

      巻: 30 ページ: 8-14

  • [雑誌論文] Dynamic control of heat flow using a spin-chain ladder cuprate film and an ionic liquid2020

    • 著者名/発表者名
      Terakado Nobuaki、Nara Yoshinori、Machida Yuki、Takahashi Yoshihiro、Fujiwara Takumi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 ページ: 14468

    • DOI

      10.1038/s41598-020-70835-z

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 動的な熱・温度制御を指向したイオン液体塗布La-Ca-Cu-O系配向膜の作製とRaman分光2021

    • 著者名/発表者名
      石川 千歳, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第12回日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション・デザイン研究会ハイブリッドセミナー
  • [学会発表] 熱流の電界制御に向けたマグノン熱伝導性ナノシートの創製と形成機構解明2021

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] 基板加熱またはポストアニールによるマグノン熱伝導薄膜の構造配向化2021

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2021年第68回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] マグノン熱伝導性配向薄膜におけるラマンスペクトルとその電界効果2021

    • 著者名/発表者名
      石川 千歳, 渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
  • [学会発表] 動的熱制御幅の向上を指向したマグノン熱伝導性ナノシートの創製2021

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2021年年会
  • [学会発表] La5Ca9Cu24O41 マグノン熱伝導結晶のナノシート化とその形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2020年第81回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] 基板加熱によるスピン熱伝導薄膜の高配向成膜と熱伝導率の測定2020

    • 著者名/発表者名
      渡辺 祥太, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      令和2年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • [学会発表] マグノン熱伝導結晶のナノシート化とその形成機構2020

    • 著者名/発表者名
      木下 大也, 寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      2020年応用物理学会東北支部第75回学術講演会
  • [学会発表] 酸化物ガラス・薄膜を用いた熱制御材料の開発2020

    • 著者名/発表者名
      寺門 信明, 高橋 儀宏, 藤原 巧
    • 学会等名
      第33回日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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