ナノ構造制御による熱スピン変換複合バルク材料の創製

通过纳米结构控制创建热自旋转换复合块体材料

基本信息

批准号：
18J02115
负责人：
三浦飛鳥
金额：
$ 2.58万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

異常エッチングスハウゼン効果(AEE)の原理解明および高い熱電変換性能を有する材料の探索を行うために、異なる組成・磁気特性を有する1-5系サマリウムコバルト磁石(SmCo5)に対して300 K～600 KにおけるAEEの系統的な温度依存性の測定を行った。AEEとは、強磁性金属において磁化および電流の両方に直交した方向に熱流が生じる現象である。近年、様々な材料系に対してAEEやその相反現象である異常ネルンスト効果の研究が行われており、我々は2019年にSmCo5系磁石が室温で大きなAEEを示すことを明らかにした[A. Miura, et al., Appl. Phys. Lett. 115, 222403 (2019).]。また、SmCo5系磁石は大きな残留磁化も有しているため、残留磁化を持たない軟磁性体とは異なり、AEEを発現させるために外部磁場を印加する必要がないという特長を有する。永久磁石を用いたAEEに基づく熱電変換は、永久磁石の大きな残留磁化が高温(SmCo5系磁石の場合は400℃程度)まで保持されるため幅広い温度域で無磁場下において使用可能である。室温におけるSmCo5系磁石のAEEは組成・磁気特性・微細構造に依存しないが、高温におけるAEEの組成・磁気特性依存性を明らかにすることは重要である。本研究では、300 K～600 KでのSmCo5および(SmGd)Co5におけるAEEを観測した。ともにAEEは温度に対して単調増加したが、SmCo5のAEEは(SmGd)Co5より大きな値を示した。また、磁化と横熱電効果の間のスケーリング則に従わないことを示した。一方で、AEEにおけるZTも温度に対して単調増加し、SmCo5においては500 K以上でZT > 0.001を示した。この値は大きな横熱電効果を示す磁性ホイスラー合金Co2MnGaよりも大きな値である。

为了阐明反常蚀刻肖森效应（AEE）的原理并寻找具有高热电转换性能的材料，我们在300 K至600 K的温度下测试了不同成分和磁性能的1-5系列钐钴磁体（SmCo5）测量了 K 处 AEE 的系统温度依赖性。 AEE 是铁磁金属中热流沿垂直于磁化强度和电流的方向发生的现象。近年来，人们对各种材料系统进行了 AEE 及其倒数现象（反常能斯特效应）的研究，并于 2019 年发现 SmCo5 基磁体在室温下表现出较大的 AEE [A. Miura, et al.,应用快报 115, 222403 (2019)。此外，由于SmCo5基磁体还具有较大的剩余磁化强度，与不具有剩余磁化强度的软磁材料不同，它们具有不需要施加外部磁场来引起AEE发生的优点。使用永磁体的基于 AEE 的热电转换可以在无磁场的宽温度范围内使用，因为永磁体的大剩余磁化强度在高温下仍能保持（对于 SmCo5 磁体，约为 400°C）。尽管SmCo5基磁体在室温下的AEE不依赖于成分、磁性能或微观结构，但澄清AEE在高温下对成分和磁性能的依赖性非常重要。在本研究中，我们在 300 K 至 600 K 下观察了 SmCo5 和 (SmGd)Co5 中的 AEE。两种情况的AEE均随温度单调增加，但SmCo5的AEE显示出比(SmGd)Co5更大的值。我们还表明，磁化强度和横向热电效应之间的比例定律并不遵循。另一方面，AEE中的ZT也随着温度单调增加，并且SmCo5在500 K以上表现出ZT > 0.001。该值大于磁性霍斯勒合金Co2MnGa的值，其表现出较大的横向热电效应。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Enhanced anomalous Nernst effect in Ni/Pt superlattice

Ni/Pt 超晶格中增强的反常能斯特效应

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takeshi Seki;Yuya Sakuraba;Asuka Miura;Keisuke Masuda;Masahito Tsujikawa;Ken-ichi Uchida;Takahide Kubota;Yoshio Miura;Masafumi Shirai;and Koki Takanashi
通讯作者：
and Koki Takanashi

Observation of anomalous Ettingshausen effect and large transverse thermoelectric conductivity in permanent magnets