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研究内容
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
磁性・スピントロニクス材料研究センター
タイトル
磁性材料における横熱電効果と熱流センシングへの応用
キーワード
横熱電効果, 異常ネルンスト効果, 熱流センサ, スピンカロリトロニクス
概要
産業活動や輸送、電子機器などで消費されるエネルギーの多くは、未利用の廃熱として環境中に放出されている。このような廃熱を有効活用することは、エネルギー利用効率の向上や持続可能な社会の実現に向けた重要な課題である。一方、熱の流れを定量的に計測する熱流センシング技術は、熱管理や省エネ化、電子機器や産業設備の安定稼働など、幅広い分野でその重要性が高まっている。熱エネルギーを電気エネルギーに直接変換できる熱電効果は、廃熱を利用した発電だけでなく、熱流の計測にも応用されている。特に、横熱電効果は従来よりもシンプルなデバイス構造で、小型化や柔軟化、大面積化に適した新しい熱電デバイスの実現が期待されている。
新規性・独創性
横熱電特性の向上に向けた新規磁性材料・構造の開発。
異常ネルンスト効果を利用した熱流センサの作製と評価。
内容
横熱電効果では、温度勾配（∇T）に対して垂直な方向に電場（E）が生じる。この特徴を利用することで、シンプルな二次元構造を持つ熱電デバイスの実現が期待される。代表的な横熱電現象の一つとして、磁性材料における異常ネルンスト効果（ANE）が挙げられる。このシンプルなデバイス構造は熱流センサへの応用に適しており、耐久性や柔軟性の向上、熱抵抗の低減、製造コストの削減など、さまざまな利点が期待される。私たちは、さまざまな磁性薄膜を作製してその熱電特性を調べるとともに、開発した材料を用いた新規熱流センサの試作にも取り組んでいる。
まとめ
磁性材料における異常ネルンスト効果は、基礎物性だけでなく熱電応用の観点からも注目されている。今後、磁性材料の開発やデバイス技術のさらなる発展により、熱流センサをはじめとする横熱電効果の実用化の加速が期待される。
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