Multicaloritronics

多热电子学

• 批准号: 22H04965
• 负责人: 内田 健一
• 金额: $ 122.97万
• 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 Scientific Research (S)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-27 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22H04965/
• 关键词: 輸送物性; 強誘電体; フェロン; スピンカロリトロニクス; 熱電変換

本研究は、強誘電体中の自発電気分極の集団励起モード「フェロン」の概念をスピンカロリトロニクスに導入し、フェロン輸送現象やフェロンと電子・マグノンとの相互作用を解明することを目的としている。初年度である2022年度は、スタートアップ課題として主に以下の２テーマに注力すると共に、対面形式での全体ミーティングを２回開催し、参画メンバーの連携体制を確立した。① 強誘電体におけるフェロン熱輸送の観測と能動的熱スイッチ機能の実証：　オハイオ州立大学と共同で、典型的な強誘電体であるチタン酸ジルコン酸鉛における熱伝導率、熱拡散率、縦波音響フォノン速度の電界依存性を系統的に調べた (Science Advances誌に論文掲載)。これらの物理量はヒステリシスを伴いながら電気分極方向に対して明瞭な変化を示し、実験結果は圧電歪みとフォノンの非調和性を組み合わせた理論モデルによって定量的に再現された。本結果はフェロンが強誘電体中の熱輸送に寄与していることを示す実験的証拠であり、電界駆動型の全固体熱スイッチ素子実現への可能性を拓くものである。② 強誘電体/金属複合構造におけるフェロン-電流相互作用の開拓：　強誘電体上に接合した金属において発現する新しい熱電変換現象「フェロンドラッグ効果」の理論を構築した (Physical Review B誌にLetterとして論文掲載)。フェロンドラッグ効果は、長距離に作用する電荷-電気双極子相互作用を介して強誘電体中のフェロンと金属中の電子との間で運動量が移行されることによって発現する。本現象はフェロン物性とエレクトロニクスとのインターフェースとなる基本原理の一つであり、その基本的性質を明らかにした意義は大きい。フェロンドラッグ効果の観測に向けた予備実験も開始している。

本研究的目的是将铁电体中自发极化的集体激发模式“铁分子”的概念引入自旋热电子学中，并阐明铁分子输运现象以及铁分子与电子和磁子之间的相互作用。第一年2022财年，我们主要围绕以下两个主题作为启动问题，召开了两次面对面的全体会议，并在参与成员之间建立了协作体系。 ①铁电材料中Feron热传输的观察和主动热开关功能的演示：我们与俄亥俄州立大学合作，研究了典型铁电材料锆钛酸铅的热导率、热扩散率和纵波。声声子速度的电场依赖性（发表于《科学进展》）。这些物理量在电极化方向上表现出明显的滞后变化，并且利用结合了压电畸变和声子非谐性的理论模型定量地再现了实验结果。这一结果为铁电材料中铁离子有助于热传输提供了实验证据，并为实现电场驱动的全固态热开关器件开辟了可能性。 ②铁电/金属复合结构中铁电-电流相互作用的探索：发展了一种新的热电转换现象“铁电拖曳效应”的理论，这种现象发生在与铁电键合的金属上（作为一篇在《物理评论B》杂志上发表的论文）。当动量通过长距离作用的电荷-电偶极子相互作用在铁电体中的铁子和金属中的电子之间转移时，就会发生铁子阻力效应。这一现象是将铁电子的物理性质与电子学联系起来的基本原理之一，阐明其基本性质具有重要意义。初步实验也已开始观察Feron的药效。

项目成果

Novel materials with magnetic skyrmions and their three-dimensional dynamics

具有磁性斯格明子的新型材料及其三维动力学

• 发表时间: 2022
• 作者: P. Tang;R. Iguchi;K. Uchida;G. E. W. Bauer;G. E. W. Bauer;K. Uchida;G. E. W. Bauer;S. Seki
• 通讯作者: S. Seki

Ferronics vs. Magnonics

铁电子学与磁电子学

• 发表时间: 2022
• 作者: P. Tang;R. Iguchi;K. Uchida;G. E. W. Bauer;G. E. W. Bauer;K. Uchida;G. E. W. Bauer
• 通讯作者: G. E. W. Bauer

Progress in transverse thermoelectric conversion using spin caloritronics

自旋热电子学横向热电转换研究进展

• 发表时间: 2022
• 作者: P. Tang;R. Iguchi;K. Uchida;G. E. W. Bauer;G. E. W. Bauer;K. Uchida;G. E. W. Bauer;S. Seki;K. Uchida
• 通讯作者: K. Uchida

The Ohio State University(米国)

俄亥俄州立大学（美国）

Ferronics and Magnonics

铁电子学和磁子学

• 发表时间: 2022
• 作者: S. Seki;H. Takagi;R. Takagi;S. Minami;T. Nomoto;K. Ohishi;M.-T. Suzuki;Y. Yanagi;M. Hirayama;N. D. Khanh;K. Karube;H. Saito;D. Hashizume;R. Kiyanagi;Y. Tokura;R. Arita;T. Nakajima;K. Uchida;G. E. W. Bauer
• 通讯作者: G. E. W. Bauer