強磁性半導体の高い室温異常ネルンスト効果を実証

Pham研究室の江尻 航汰さん、李 文韜さん、と大枝 修造さん（修士課程）は 室温強磁性半導体(In,Fe)Sbの高いキュリー温度と高い異常ネルンスト効果の実証に成功した。

バンドギャップの小さい半導体は熱電効果であるゼーベック効果が強いため、熱を直接電気に変換できる発電素子の材料として活用されている。一方、磁性材料には、磁化と温度勾配と直角な方向に発電できる異常ネルンスト効果が有り、構造が簡単な発電素子や熱流センサーの材料として利用が期待ができる。強磁性半導体は高い異常ネルンスト効果が期待できるが、室温異常ネルンスト効果はキュリー温度が高い磁性金属にしか観測されず、GaMnAsなどのMn系強磁性半導体はキュリー温度が室温より低いため、室温異常ネルンスト効果が今迄観測されなかった。

本研究では、室温よりも高いキュリー温度を示すn型強磁性半導体(In,Fe)Sbにおいて、結晶成長を工夫することによって、460 Kという世界最高のキュリー温度を実現したとともに、-1.3~-3.2μV/Kという高い異常ネルンスト係数を実現した。これらの値はよく研究された金属磁性体よりも高く、CoMn₂Gaのトポロジカル磁性体に近い（図1）。本研究は強磁性半導体が異常ネルンスト効果を利用する半導体熱電素子の材料として有望であることを示した。

本研究成果は、2026年3月19日付（米国時間）の米国の学術誌「Applied Physics Letters」のFeatured Article (注目論文)として掲載された。

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