通过磁化方向控制磁性材料的热电转换

导读 1. NIMS 成功地直接观察到了各向异性磁汤姆逊效应,这种现象是指与所施加的温差和充电电流成正比的吸热/释放热量(即汤姆逊效应)根据磁体...

1. NIMS 成功地直接观察到了“各向异性磁汤姆逊效应”,这种现象是指与所施加的温差和充电电流成正比的吸热/释放热量(即汤姆逊效应)根据磁体中的磁化方向而各向异性变化的现象。材料。这项研究预计将进一步发展与热电和自旋电子学融合领域相关的基础物理和材料科学,以及开发用磁控制热能的新功能。

2. 汤姆逊效应长期以来一直被认为是金属和半导体的基本热电效应之一,与塞贝克效应和珀耳帖效应一样,它们都是热电转换技术的驱动原理。虽然磁性对塞贝克效应和珀耳帖效应的影响已经研究了很多年,但由于汤姆逊效应的热电转换一般较小,且其测量和定量,目前还没有弄清楚汤姆逊效应是如何受磁场和磁性影响的。估计方法尚未完全建立。在这种情况下,NIMS在2020年报道了一项实验结果,观察到非磁性导体中的汤姆逊效应随着磁场的变化而变化(即磁汤姆逊效应)。这次,我们通过更精确的热测量成功观察到磁性材料中的各向异性磁汤姆逊效应。磁性材料中的各向异性磁汤姆逊效应不同于非磁性材料中的传统磁汤姆逊效应,这是首次直接观察到这种未探索的现象。

3. NIMS研究小组使用一种称为锁定热成像的热测量技术,精确测量在施加温差的同时向铁磁合金Ni 95 Pt 5施加充电电流时产生的温度分布,并验证了汤姆逊效应如何变化取决于磁化方向。结果发现,当温度梯度和充电电流平行于磁化时比当它们垂直于磁化时在Ni 95 Pt 5合金中产生的热吸收(或放热)量更大。该结果与磁性材料中塞贝克效应和珀耳帖效应测量所预期的行为一致。

4. 本研究阐明了各向异性磁汤姆逊效应的基本性质,并建立了其定量测量技术。未来,我们将继续探索各向异性磁汤姆逊效应的物理、材料和功能,研究热、电、磁相互作用引起的新物理,并开发热管理技术的应用,为热管理技术做出贡献提高电子设备的效率和节能。

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