2024.01.11 【2024年注目の先端技術特集】九州大などの研究グループ　IJ印刷で高速にスピントロニクス素子を作製フレキシブルなスピンゼーベック熱電変換素子を実現

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【図１】導電性金属ナノ粒子、磁性絶縁体ナノ粒子の分散溶媒をインクとしてインクジェットプリンターに投入し、印刷を行う。右図ではプラスチックシートに印刷したスピンゼーベック熱電変換素子を示しており、一連の印刷プロセスで多数の素子が一括で作製できていることが分かる

【図１】導電性金属ナノ粒子、磁性絶縁体ナノ粒子の分散溶媒をインクとしてインクジェットプリンターに投入し、印刷を行う。右図ではプラスチックシートに印刷したスピンゼーベック熱電変換素子を示しており、一連の印刷プロセスで多数の素子が一括で作製できていることが分かる

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発電電圧が小さいというスピンゼーベック熱電変換素子の課題に対し、インクジェットプリンターを用いてパターニングすることにより、発電電圧の増強に成功した。本手法はフレキシブルなシートにも有効
【図１】導電性金属ナノ粒子、磁性絶縁体ナノ粒子の分散溶媒をインクとしてインクジェットプリンターに投入し、印刷を行う。右図ではプラスチックシートに印刷したスピンゼーベック熱電変換素子を示しており、一連の印刷プロセスで多数の素子が一括で作製できていることが分かる
【図２】熱流から励起された電子スピンの流れを電流に変換するために、印刷後の素子に重金属をスパッター成膜する。その後、導電性ワイヤ間を絶縁するためにピンセットでケガく。最終的に右図のようなサーモパイル構造のスピンゼーベック熱電変換素子が完成する
【図３】直列につないだ素子数を変化させてスピンゼーベック熱電変換素子を印刷し、熱から発電を行った場合の発電電圧を図に示している。直列につないだ素子の数を増やしていくとおおよそ数に比例して発電電圧が増大し、最大でおよそ20倍まで増強されていることが分かる

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