高効率熱磁発電へ向けた異常ネルンスト効果の萌芽研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656402
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構 (2013); 東北大学 (2012)
• 研究代表者: 桜庭 裕弥 独立行政法人物質・材料研究機構, 環境・エネルギー材料部門 磁性材料ユニット, 主任研究員 (10451618)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 熱電変換 / 異常ネルンスト効果

研究概要

本研究課題では、強磁性体において発現する異常ネルンスト効果を利用することによる新しい環境発電技術を実現するために、高い熱電効率を示す材料探索や、異常ネルンスト電圧を増幅させるための発電体構造の試作を行った。膜面の垂直方向に磁化容易軸を有することで知られるFePtとMnGaでは、同じ熱流の方向で電場の出る方向が逆になることをを利用し、FePt線とMnGa線が交互に並んだ熱電対列構造を試作することで薄膜の面内方向に発生する異常ネルンスト電圧を細線数に比例して増大させることに成功した。またFePtのみを利用した場合においてもFePtに保磁力差を付加することで熱電対列を構成できることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Quantitative analysis of anisotropic magnetoresistance Co_2MnZ and Co_2FeZ epitaxial thin films : A facile way to investigate spin-polarization in half-metallic Heusler compounds (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, S. Kokado, Y. Hirayama, T. Furubayashi, H. Sukegawa, S. Li, Y. K.Takahashi, K. Hono
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 104 ページ: 172407
  • 査読あり
• [雑誌論文] CPP-GMR study of half-metallic half-metallic-Heusler compound Co_2(Fe,Mn)Si (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, M. Ueda, S. Bosu, K. Saito and K. Takanashi
  • 雑誌名: J. Magn. Soc Jpn 巻: 38 ページ: 45-49
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anomalous Nernst Effect in L10-FePt/MnGa Thermopiles for New Themoelectric Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Hasegawa, M. Mizuguchi, T. Kubota, S. Mizukami, T. Miyazaki, K. Takanashi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6 ページ: 033003
  • 査読あり
• [学会発表] New thermoelectric power generation based on anomalous Nernst thermopile structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Hasegawa, M. Mizuguchi, K. Takanashi, T. Kubota, S. Mizukami, T. Miyazaki
  • 学会等名: International Conference on Thermoelectrics, 25th
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] New thermoelectric power generation technique using anomalous Nernst effect (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakuraba, K. Hasegawa, M. Mizuguchi K. Takanashi, T. Kubota, S. Mizukami, T. Miyazaki
  • 学会等名: International Conference on Thermoelectrics, 1^<st>
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] 異常ネルンスト効果を利用した新規熱電発電技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桜庭裕弥、長谷川浩太、水口将輝、高梨弘毅、窪田崇秀、水上茂美、宮﨑照宣
  • 学会等名: 応用物理学会スピントロニクス研究会・日本磁気学会スピンエレクトロニクス専門研究会
  • 年月日: 2013-11-11
• [学会発表] 異 L1_0-FePt/MnGa 熱電対列の異常ネルンスト効果と熱電発電応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桜庭裕弥、長谷川浩太、水口将輝、高梨弘毅、窪田崇秀、水上茂美、宮﨑照宣
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術後援会
  • 年月日: 2013-03-30
• [産業財産権] 熱電発電デバイス (2012)
  • 発明者名: 桜庭裕弥、長谷川浩太、水口将輝、高梨弘毅
  • 権利者名: 桜庭裕弥、長谷川浩太、水口将輝、高梨弘毅
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許願2014-72256 号
  • 出願年月日: 2012-09-28