量子熱電効果の非平衡物理と熱駆動ナノデバイスの開拓

2010 年度 自己評価報告書

• 研究課題/領域番号: 20340101
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 核融合科学研究所
• 研究代表者: 中村 浩章 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30311210)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: ネルンスト効果 / ビスマス / フォノンドラッグ / 熱電効果 / 量子輸送現象 / 二次元電子系 / 温度勾配 / 金属半導体接合界面

研究概要

温度勾配を駆動力とする量子効果の系統立てた研究は、理論・実験とも未開拓である。そこで、温度勾配が引き起こす熱流による新しい量子輸送現象(量子熱電効果)を探索し、それらを系統的に記述できる非平衡理論を構築することを研究目的とした。我々の研究方針として、新奇な熱量子効果を示す物理現象を提案し、理論的に解明する。さらに提案した熱量子効果現象の実証実験を行う。具体的な量子熱電効果の現象として、磁場中接合界面の非対称ポテンシャル系、そして、相互作用がある系という以下の場合である。
(1)磁場中の量子熱電効果(量子ネルンスト効果)
(2)スピン軌道相互作用系での量子熱流輸送現象

研究成果

• [雑誌論文] Temperature Distribution in Nano-Devices under a Strong Magnetic Field Computer Physics Communications (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Hirayama, A.Endo, K.Fujita, Y.Hasegawa, N.Hatano, H.Nakamura, R.Shirasaki
  • 雑誌名: Computer Physics Communications vol.182, issue 1 ページ: 90-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fundamental relation between longitudinal and transverse conductivities in the quantum Hall system (2009)
  • 著者名/発表者名: A.Endo, N.Hatano, H.Nakamura, R.Shirasaki
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 21 ページ: "345803-1"-"345803-11"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Nernst effect in a bismuth single crystal (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Matsuo, A.Endo, N.Hatano, H.Nakamura, R.Shirasaki, K.Sugihara
  • 雑誌名: Physical Review B 80 ページ: "075313-1"-"075313-6"
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Oscillations of Thermoelectric Effects in a Pseudo-one-dimensional Electron Gas with a Spin-Orbit Interaction
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura, N.Hatano, R.Shirasaki, N.Hirayama, K.Yonemitsu
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature Distribution in Two-Dimensional Electron Gases under a Strong Magnetic Field
  • 著者名/発表者名: N.Hirayama, A.Endo, K.Fujita, Y.Hasegawa, N.Hatano, H.Nakamura, R.Shirasaki, K.Yonemitsu
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials in press
  • 査読あり
• [学会発表] Temperature distribution in two-dimensional electron gases under a strong magnetic field (2010)
  • 著者名/発表者名: N.Hirayama
  • 学会等名: The 29th International Conference on Thermoelectrics (ICT2010)(P1-31)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20100530-20100603
• [学会発表] Quantum oscillation of the Peltier effect in a pseudo-one-dimensional system with a spin-orbit interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: H.Nakamura
  • 学会等名: The 29th International Conference on Thermoelectrics (ICT2010)(P1-42)
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20100530-20100603