2022年6月28日（火）～7月2日（土）ソウルにおける対面とオンラインのハイブリッド形式にて開催された国際学会「International Council on Electrical Engineering Conference 2022（ICEE2022）」において、修士課程 電気工学専攻2年田島研究室の学生のポスター発表が「BEST POSTER AWARD」を受賞しました。
タイトルは「Spin-thermoelectric Properties of STE Generators Fabricated from LPE Bi-substituted YIG Films」（Bi置換YIG膜を用いたスピン熱電発電素子の発電電圧向上の検討）です。
「Spin-thermoelectric Properties of STE Generators Fabricated from LPE Bi-substituted YIG Films」
（Bi置換YIG膜を用いたスピン熱電発電素子の発電電圧向上の検討）
近年、身の回りの廃熱を利用して発電する熱電発電技術に注目が集まっています。本研究では、熱電発電技術の一つであるスピン熱電発電 (STE: spin thermoelectric)技術に着目しました。STE 発電素子は、強磁性体と常磁性金属膜層のシンプルな構造になっているため、従来の熱電素子よりも形状の自由度が高いです。しかし現状では発電効率が小さいという課題があります。そこで、より高い熱電発電電圧を得る事を目的として、YIG(イットリウム鉄ガーネット)のYをBi(ビスマス)置換したBi:YIG膜を液相成長法で作製し、発電効率の向上を目指しました。実験方法
研究成果と今後の展望
液相成長の YIG 膜と Bi 置換(Y3-xBix)3Fe5O12 膜を用いたSTE 素子の発電電圧と温度差ΔT の関係を図に示す。Bi置換 YIG 膜の Bi 置換量に比例して発電電圧が増加する事が分かった。またLPE 法でBi:YIG 膜を成長させる事で、膜に大きな成長誘起磁気異方性が生起することが確認されており、その成長誘起磁気異方性が発電効率向上に寄与していると，FMRスペクトルの測定結果から考察できた。
本研究では、LPE Bi 置換YIG 膜をSTE 素子に用いることで，発電電圧が向上する事が分かった。今後は，Bi 置換量を大きくしたBi:YIG 膜，あるいは新しい素材を用いた強磁性体を作製し、それをSTE 素子に組み込むことで発電電圧をさらに向上させたい。
本研究では、LPE Bi 置換YIG 膜をSTE 素子に用いることで，発電電圧が向上する事が分かった。今後は，Bi 置換量を大きくしたBi:YIG 膜，あるいは新しい素材を用いた強磁性体を作製し、それをSTE 素子に組み込むことで発電電圧をさらに向上させたい。