2022 Fiscal Year Annual Research Report
高効率熱電変換性能を有する新規磁気熱電材料の探索と設計指針の構築
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20K22479
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
見波 将 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (10876840)
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| Project Period (FY) |
2020-09-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱電効果 / 異常ネルンスト効果 / 異常ホール効果 / 磁性材料 / 第一原理計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、巨大な異常ネルンスト効果を発現する磁性体の探索とその発現機構を解明することを目標としている。
巨大な異常ネルンスト効果を示す磁性体はワイル点の存在だけではなく、ノーダルラインが重要な役割を果たしている事を明らかにした。バンド構造の中のノーダルラインに着目した理論研究としては、従来、スピン軌道相互作用を入れた時に二点残るワイル点に着目した研究が多くなされてきた。ノーダルラインにエネルギー分散がない簡単な模型では確かにワイル点が重要な役割を果たす。しかしながら、現実の電子状態の中では、ノーダルラインはエネルギー分散をもち、停留点が存在する。すなわち、ワイル点ではベリー極率が発散し、エネルギー分散の停留点では状態密度が発散する。このノーダルラインの停留点（状態密度の発散）が巨大な異常ネルンスト効果の起源となり、新しい物質設計の指針となりうることが期待できる。
本年度は巨大な異常ネルンスト効果が報告されているFe3Gaにおいて、不純物に対する熱電効果の高いロバスト性を報告した。磁性元素のドープにより異常ネルンスト効果が増大することが明らかとなったが、その起源が磁性元素のドープによるフェルミエネルギーのシフトにより、ノーダルラインの停留点に近づくためであることを明らかにした。本研究課題を通して、強磁性ハーフホイスラー合金CoMnSbにおいて、異常ネルンスト効果の温度に対する対数的な振る舞いが観測されたやワイル反強磁性体Mn3Snと同じ結晶構造を有する、カゴメ格子強磁性体Fe3Snにおいて、室温以上で 3 muV/Kを超える巨大な異常ネルンスト効果を報告した。
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[Presentation] Large anomalous Nernst effect in the iron-based Kagome ferromagnet Fe3Sn2022
Author(s)
Susumu Minami, Akito Sakai, Taishi Chen, Yangming Wang, Zili Feng, Takuya Nomoto, Motoaki Hirayama, Rieko Ishii, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita, Satoru Nakatsuji
Organizer
The 15th Asia Pacific Physics Conference
Int'l Joint Research
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