Thermoelectric and thermomagnetic effect due to thermal phonon current: Clarification of beyond Boltzmann

热声子电流引起的热电和热磁效应：玻尔兹曼之外的澄清

基本信息

批准号：
20K03802
负责人：
松浦弘泰
金额：
$ 2.58万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本課題の目的は、「フォノンの熱流に起因した熱電・熱磁気効果に着目し、そこでのBeyond Boltzmannを明らかする」ことである。特に、フォノンの熱流に由来した熱電効果の一つであるフォノンドラック効果での熱電効果・熱磁気効果の解明を行うことを目的としている。２２年度、代表者（松浦）は、実施計画の一つである「フォノンドラックに由来する熱磁気効果の微視的理論構築」を行った。微視的方法論構築・具体的な物質への適用を行い、実験結果を微視的模型から説明することができた。また、代表者は、微視的理論構築とは相補的に、機械学習を用いた熱電解析の手法開発も行った。熱電効果における基本的な関係式（Sommerfeld-Bethe関係式）の逆問題を機械学習の手法により解くことで、電気伝導度とゼーベック係数の実験データから伝導度スペクトルや化学ポテンシャルを推定する手法を開発した。さらに、本課題で蓄積した方法論を応用することで、クオーツにおけるフォノンの角運動量の推定、フォノンドラックと類似現象であるマグノンドラックの研究、ディラック系での熱電効果の解析、半金属での非弾性散乱に由来したウイーデマン・フランツ則の破れについても明らかにした。分担者（高橋）は、極性－非極性構造相転移の不安定性を持つ新物質を合成し、構造相転移の不安定性に起因したフォノンと伝導電子の結合による熱電現象や新機能の開拓を目指す研究を行っている。その結果、極性構造－非極性構造の構造不安定性を持つ3元系化合物の合成に成功した。

该项目的目的是“关注声子热流引起的热电和热磁效应，并澄清那里的超越玻尔兹曼”。特别是，我们的目标是阐明声子拖曳效应的热电和热磁效应，声子拖曳效应是源自声子热流的热电效应之一。 2012年，代表（松浦）实施了实施计划之一“构建声子阻力产生的热磁效应微观理论”。我们能够构建一种微观方法，将其应用于混凝土材料，并从微观模型解释实验结果。该代表还开发了一种利用机器学习进行热电分析的方法，与微观理论构建相辅相成。通过使用机器学习技术解决热电效应中基本关系表达式（Sommerfeld-Bethe 关系表达式）的逆问题，开发了一种根据电导率和塞贝克系数的实验数据估计电导率谱和化学势的方法。此外，通过应用本项目中积累的方法，我们将能够估计石英中声子的角动量，研究与声子德拉类似的磁振子，分析狄拉克系统中的热电效应，以及研究半金属的非弹性。我们还揭示了由于散射而违反维德曼-弗朗茨定律。共同作者（Takahashi）旨在合成具有不稳定极性-非极性结构相变的新材料，并开发由于结构相变不稳定引起的声子与传导电子的结合而产生的热电现象和新功能进行研究。。结果，我们成功合成了一种介于极性和非极性结构之间的结构不稳定的三元化合物。