The transverse thermoelectric effect refers to the conversion of a temperature gradient into a transverse charge current, or vice versa, which appears in a conductor under a magnetic field or in a magnetic material with spontaneous magnetization. Among such phenomena, the anomalous Nernst effect in magnetic materials has been receiving increasing attention from the viewpoints of fundamental physics and thermoelectric applications owing to the rapid development of spin caloritronics and topological materials science. In this research trend, a conceptually different transverse thermoelectric conversion phenomenon appearing in thermoelectric/magnetic hybrid materials has been demonstrated, enabling the generation of a large transverse thermopower. Here, we review the recent progress in fundamental and applied studies on the transverse thermoelectric generation using magnetic materials. We anticipate that this perspective will further stimulate research activities on the transverse thermoelectric generation and lead to the development of next-generation thermal energy harvesting and heat-flux sensing technologies.
REFERENCES
1.
S.
Twaha
,
J.
Zhu
,
Y.
Yan
, and
B.
Li
, Renewable Sustainable Energy Rev.
65
, 698
(2016
).2.
I.
Petsagkourakis
,
K.
Tybrandt
,
X.
Crispin
,
I.
Ohkubo
,
N.
Satoh
, and
T.
Mori
, Sci. Tech. Adv. Mater.
19
, 836
(2018
).3.
M.
Haras
and
T.
Skotnicki
, Nano Energy
54
, 461
(2018
).4.
A. V.
Ettingshausen
and
W.
Nernst
, Ann. Phys.
265
, 343
(1886
).5.
H.
Mette
,
W. W.
Gärtner
, and
C.
Loscoe
, Phys. Rev.
115
, 537
(1959
).6.
T. C.
Harman
,
J. M.
Honig
,
S.
Fischler
, and
A. E.
Paladino
, Solid State Electron.
7
, 505
(1964
).7.
K.
Behnia
, J. Phys.: Condens. Matter
21
, 113101
(2009
).8.
M.
Murata
,
K.
Nagase
,
K.
Aoyama
,
A.
Yamamoto
, and
Y.
Sakuraba
, iScience
24
, 101967
(2021
).9.
A. W.
Smith
, Phys. Rev.
33
, 295
(1911
).10.
P. W.
Bridgman
, Phys. Rev.
24
, 644
(1924
).11.
E. H.
Hall
, Phys. Rev.
26
, 820
(1925
).12.
E. H.
Butler
, Jr.
and
E. M.
Pugh
, Phys. Rev.
57
, 916
(1940
).13.
W.-L.
Lee
,
S.
Watauchi
,
V. L.
Miller
,
R. J.
Cava
, and
N. P.
Ong
, Phys. Rev. Lett.
93
, 226601
(2004
).14.
T.
Miyasato
,
N.
Abe
,
T.
Fujii
,
A.
Asamitsu
,
S.
Onoda
,
Y.
Onose
,
N.
Nagaosa
, and
Y.
Tokura
, Phys. Rev. Lett.
99
, 086602
(2007
).15.
Y.
Pu
,
D.
Chiba
,
F.
Matsukura
,
H.
Ohno
, and
J.
Shi
, Phys. Rev. Lett.
101
, 117208
(2008
).16.
M.
Mizuguchi
,
S.
Ohata
,
K.
Uchida
,
E.
Saitoh
, and
K.
Takanashi
, Appl. Phys. Express
5
, 093002
(2012
).17.
J.
Weischenberg
,
F.
Freimuth
,
S.
Blügel
, and
Y.
Mokrousov
, Phys. Rev. B
87
, 060406(R)
(2013
).18.
Y.
Sakuraba
,
K.
Hasegawa
,
M.
Mizuguchi
,
T.
Kubota
,
S.
Mizukami
,
T.
Miyazaki
, and
K.
Takanashi
, Appl. Phys. Express
6
, 033003
(2013
).19.
R.
Ramos
,
M. H.
Aguirre
,
A.
Anadón
,
J.
Blasco
,
I.
Lucas
,
K.
Uchida
,
P. A.
Algarabel
,
L.
Morellón
,
E.
Saitoh
, and
M. R.
Ibarra
, Phys. Rev. B
90
, 054422
(2014
).20.
K.
Hasegawa
,
M.
Mizuguchi
,
Y.
Sakuraba
,
T.
Kamada
,
T.
Kojima
,
T.
Kubota
,
S.
Mizukami
,
T.
Miyazaki
, and
K.
Takanashi
, Appl. Phys. Lett.
106
, 252405
(2015
).21.
K.
Uchida
,
T.
Kikkawa
,
T.
Seki
,
T.
Oyake
,
J.
Shiomi
,
Z.
Qiu
,
K.
Takanashi
, and
E.
Saitoh
, Phys. Rev. B
92
, 094414
(2015
).22.
C.
Fang
,
C. H.
Wan
,
Z. H.
Yuan
,
L.
Huang
,
X.
Zhang
,
H.
Wu
,
Q. T.
Zhang
, and
X. F.
Han
, Phys. Rev. B
93
, 054420
(2016
).23.
R.
Ando
,
T.
Komine
, and
Y.
Hasegawa
, J. Electron. Mater.
45
, 3570
(2016
).24.
J.
Wells
,
E.
Selezneva
,
P.
Krzysteczko
,
X.
Hu
,
H. W.
Schumacher
,
R.
Mansell
,
R.
Cowburn
,
A.
Cuenat
, and
O.
Kazakova
, AIP Adv.
7
, 055904
(2017
).25.
M.
Ikhlas
,
T.
Tomita
,
T.
Koretsune
,
M.
Suzuki
,
D.
Nishio-Hamane
,
R.
Arita
,
Y.
Otani
, and
S.
Nakatsuji
, Nat. Phys.
13
, 1085
(2017
).26.
X.
Li
,
L.
Xu
,
L.
Ding
,
J.
Wang
,
M.
Shen
,
X.
Lu
,
Z.
Zhu
, and
K.
Behnia
, Phys. Rev. Lett.
119
, 056601
(2017
).27.
S.
Isogami
,
K.
Takanashi
, and
M.
Mizuguchi
, Appl. Phys. Express
10
, 073005
(2017
).28.
Z.
Yang
,
E. A.
Codecido
,
J.
Marquez
,
Y.
Zheng
,
J. P.
Heremans
, and
R. C.
Myers
, AIP Adv.
7
, 095017
(2017
).29.
T. C.
Chuang
,
P. L.
Su
,
P. H.
Wu
, and
S. Y.
Huang
, Phys. Rev. B
96
, 174406
(2017
).30.
S.
Tu
,
J.
Hu
,
G.
Yu
,
H.
Yu
,
C.
Liu
,
F.
Heimbach
,
X.
Wang
,
J.
Zhang
,
Y.
Zhang
,
A.
Hamzić
,
K. L.
Wang
,
W.
Zhao
, and
J.-P.
Ansermet
, Appl. Phys. Lett.
111
, 222401
(2017
).31.
A.
Sakai
,
Y. P.
Mizuta
,
A. A.
Nugroho
,
R.
Sihombing
,
T.
Koretsune
,
M.-T.
Suzuki
,
N.
Takemori
,
R.
Ishii
,
D.
Nishio-Hamane
,
R.
Arita
,
P.
Goswami
, and
S.
Nakatsuji
, Nat. Phys.
14
, 1119
(2018
).32.
H.
Reichlova
,
R.
Schlitz
,
S.
Beckert
,
P.
Swekis
,
A.
Markou
,
Y.-C.
Chen
,
D.
Kriegner
,
S.
Fabretti
,
G. H.
Park
,
A.
Niemann
,
S.
Sudheendra
,
A.
Thomas
,
K.
Nielsch
,
C.
Felser
, and
S. T. B.
Goennenwein
, Appl. Phys. Lett.
113
, 212405
(2018
).33.
J.
Hu
,
B.
Ernst
,
S.
Tu
,
M.
Kuveždić
,
A.
Hamzić
,
E.
Tafra
,
M.
Basletić
,
Y.
Zhang
,
A.
Markou
,
C.
Felser
,
A.
Fert
,
W.
Zhao
,
J.-P.
Ansermet
, and
H.
Yu
, Phys. Rev. Appl.
10
, 044037
(2018
).34.
H.
Sharma
,
Z.
Wen
,
K.
Takanashi
, and
M.
Mizuguchi
, Jpn. J. Appl. Phys., Part 1
58
, SBBI03
(2019
).35.
M.
Mizuguchi
and
S.
Nakatsuji
, Sci. Tech. Adv. Mater.
20
, 262
(2019
).36.
S. N.
Guin
,
K.
Manna
,
J.
Noky
,
S. J.
Watzman
,
C.
Fu
,
N.
Kumar
,
W.
Schnelle
,
C.
Shekhar
,
Y.
Sun
,
J.
Gooth
, and
C.
Felser
, NPG Asia Mater.
11
, 16
(2019
).37.
S. N.
Guin
,
P.
Vir
,
Y.
Zhang
,
N.
Kumar
,
S. J.
Watzman
,
C.
Fu
,
E.
Liu
,
K.
Manna
,
W.
Schnelle
,
J.
Gooth
,
C.
Shekhar
,
Y.
Sun
, and
C.
Felser
, Adv. Mater.
31
, 1806622
(2019
).38.
C.
Wuttke
,
F.
Caglieris
,
S.
Sykora
,
F.
Scaravaggi
,
A. U. B.
Wolter
,
K.
Manna
,
V.
Süss
,
C.
Shekhar
,
C.
Felser
,
B.
Büchner
, and
C.
Hess
, Phys. Rev. B
100
, 085111
(2019
).39.
C.
Fang
,
C. H.
Wan
,
C. Y.
Guo
,
C.
Feng
,
X.
Wang
,
Y. W.
Xing
,
M. K.
Zhao
,
J.
Dong
,
G. Q.
Yu
,
Y. G.
Zhao
, and
X. F.
Han
, Appl. Phys. Lett.
115
, 212402
(2019
).40.
H.
Nakayama
,
K.
Masuda
,
J.
Wang
,
A.
Miura
,
K.
Uchida
,
M.
Murata
, and
Y.
Sakuraba
, Phys. Rev. Mater.
3
, 114412
(2019
).41.
J.
Xu
,
W. A.
Phelan
, and
C. L.
Chien
, Nano Lett.
19
, 8250
(2019
).42.
L.
Ding
,
J.
Koo
,
L.
Xu
,
X.
Li
,
X.
Lu
,
L.
Zhao
,
Q.
Wang
,
Q.
Yin
,
H.
Lei
,
B.
Yan
,
Z.
Zhu
, and
K.
Behnia
, Phys. Rev. X
9
, 041061
(2019
).43.
C. D. W.
Cox
,
A. J.
Caruana
,
M. D.
Cropper
, and
K.
Morrison
, J. Phys. D: Appl. Phys.
53
, 035005
(2020
).44.
G.-H.
Park
,
H.
Reichlova
,
R.
Schlitz
,
M.
Lammel
,
A.
Markou
,
P.
Swekis
,
P.
Ritzinger
,
D.
Kriegner
,
J.
Noky
,
J.
Gayles
,
Y.
Sun
,
C.
Felser
,
K.
Nielsch
,
S. T. B.
Goennenwein
, and
A.
Thomas
, Phys. Rev. B
101
, 060406(R)
(2020
).45.
P.
Sheng
,
T.
Fujita
, and
M.
Mizuguchi
, Appl. Phys. Lett.
116
, 142403
(2020
).46.
W.
Zhou
and
Y.
Sakuraba
, Appl. Phys. Express
13
, 043001
(2020
).47.
Y.
Sakuraba
,
K.
Hyodo
,
A.
Sakuma
, and
S.
Mitani
, Phys. Rev. B
101
, 134407
(2020
).48.
Z.
Shi
,
S.-J.
Xu
,
L.
Ma
,
S.-M.
Zhou
, and
G.-Y.
Guo
, Phys. Rev. Appl.
13
, 054044
(2020
).49.
A.
Sakai
,
S.
Minami
,
T.
Koretsune
,
T.
Chen
,
T.
Higo
,
Y.
Wang
,
T.
Nomoto
,
M.
Hirayama
,
S.
Miwa
,
D.
Nishio-Hamane
,
F.
Ishii
,
R.
Arita
, and
S.
Nakatsuji
, Nature
581
, 53
(2020
).50.
R.
Kraft
,
S.
Srichandan
,
G.
Fischer
, and
C.
Sürgers
, J. Appl. Phys.
128
, 033905
(2020
).51.
L.
Xu
,
X.
Li
,
L.
Ding
,
T.
Chen
,
A.
Sakai
,
B.
Fauqué
,
S.
Nakatsuji
,
Z.
Zhu
, and
K.
Behnia
, Phys. Rev. B
101
, 180404(R)
(2020
).52.
D.
Khadka
,
T. R.
Thapaliya
,
S. H.
Parra
,
J.
Wen
,
R.
Need
,
J. M.
Kikkawa
, and
S. X.
Huang
, Phys. Rev. Mater.
4
, 084203
(2020
).53.
K.
Sumida
,
Y.
Sakuraba
,
K.
Masuda
,
T.
Kono
,
M.
Kakoki
,
K.
Goto
,
W.
Zhou
,
K.
Miyamoto
,
Y.
Miura
,
T.
Okuda
, and
A.
Kimura
, Commun. Mater.
1
, 89
(2020
).54.
S.
Deng
,
R.
Kraft
,
G.
Fischer
, and
C.
Sürgers
, Appl. Phys. Lett.
117
, 262402
(2020
).55.
T.
Seki
,
Y.
Sakuraba
,
K.
Masuda
,
A.
Miura
,
M.
Tsujikawa
,
K.
Uchida
,
T.
Kubota
,
Y.
Miura
,
M.
Shirai
, and
K.
Takanashi
, Phys. Rev. B
103
, L020402
(2021
).56.
G. E. W.
Bauer
,
E.
Saitoh
, and
B. J.
van Wees
, Nat. Mater.
11
, 391
(2012
).57.
S. R.
Boona
,
R. C.
Myers
, and
J. P.
Heremans
, Energy Environ. Sci.
7
, 885
(2014
).58.
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
T.
Ota
,
H.
Nakayama
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
, Appl. Phys. Lett.
97
, 172505
(2010
).59.
S. Y.
Huang
,
X.
Fan
,
D.
Qu
,
Y. P.
Chen
,
W. G.
Wang
,
J.
Wu
,
T. Y.
Chen
,
J. Q.
Xiao
, and
C. L.
Chien
, Phys. Rev. Lett.
109
, 107204
(2012
).60.
T.
Kikkawa
,
K.
Uchida
,
Y.
Shiomi
,
Z.
Qiu
,
D.
Hou
,
D.
Tian
,
H.
Nakayama
,
X.-F.
Jin
, and
E.
Saitoh
, Phys. Rev. Lett.
110
, 067207
(2013
).61.
K.
Uchida
,
M.
Ishida
,
T.
Kikkawa
,
A.
Kirihara
,
T.
Murakami
, and
E.
Saitoh
, J. Phys.: Condens. Matter
26
, 343202
(2014
).62.
K.
Uchida
,
H.
Adachi
,
T.
Kikkawa
,
A.
Kirihara
,
M.
Ishida
,
S.
Yorozu
,
S.
Maekawa
, and
E.
Saitoh
, Proc. IEEE
104
, 1946
(2016
).63.
T.
Seki
,
R.
Iguchi
,
K.
Takanashi
, and
K.
Uchida
, Appl. Phys. Lett.
112
, 152403
(2018
).64.
K.
Uchida
,
S.
Daimon
,
R.
Iguchi
, and
E.
Saitoh
, Nature
558
, 95
(2018
).65.
T.
Seki
,
R.
Iguchi
,
K.
Takanashi
, and
K.
Uchida
, J. Phys. D: Appl. Phys.
51
, 254001
(2018
).66.
T.
Seki
,
A.
Miura
,
K.
Uchida
,
T.
Kubota
, and
K.
Takanashi
, Appl. Phys. Express
12
, 023006
(2019
).67.
R.
Das
,
R.
Iguchi
, and
K.
Uchida
, Phys. Rev. Appl.
11
, 034022
(2019
).68.
S.
Ota
,
K.
Uchida
,
R.
Iguchi
,
P. V.
Thach
,
H.
Awano
, and
D.
Chiba
, Sci. Rep.
9
, 13197
(2019
).69.
H.
Nakayama
,
T.
Hirai
,
J.
Uzuhashi
,
R.
Iguchi
,
T.
Ohkubo
,
T.
Koyama
,
D.
Chiba
, and
K.
Uchida
, Appl. Phys. Express
12
, 123003
(2019
).70.
A.
Miura
,
H.
Sepehri-Amin
,
K.
Masuda
,
H.
Tsuchiura
,
Y.
Miura
,
R.
Iguchi
,
Y.
Sakuraba
,
J.
Shiomi
,
K.
Hono
, and
K.
Uchida
, Appl. Phys. Lett.
115
, 222403
(2019
).71.
J.
Wang
,
Y. K.
Takahashi
, and
K.
Uchida
, Nat. Commun.
11
, 2
(2020
).72.
R.
Modak
and
K.
Uchida
, Appl. Phys. Lett.
116
, 032403
(2020
).73.
A.
Miura
,
R.
Iguchi
,
T.
Seki
,
K.
Takanashi
, and
K.
Uchida
, Phys. Rev. Mater.
4
, 034409
(2020
).74.
A.
Miura
,
K.
Masuda
,
T.
Hirai
,
R.
Iguchi
,
T.
Seki
,
Y.
Miura
,
H.
Tsuchiura
,
K.
Takanashi
, and
K.
Uchida
, Appl. Phys. Lett.
117
, 082408
(2020
).75.
W.
Zhou
,
K.
Yamamoto
,
A.
Miura
,
R.
Iguchi
,
Y.
Miura
,
K.
Uchida
, and
Y.
Sakuraba
, Nat. Mater.
20
, 463
–467
(2021
).76.
A. F.
May
and
B. C.
Sales
, Nat. Mater.
20
, 451
–452
(2021
).77.
K.
Yamamoto
,
R.
Iguchi
,
A.
Miura
,
W.
Zhou
,
Y.
Sakuraba
,
Y.
Miura
, and
K.
Uchida
, arXiv:2101.08443.78.
N.
Nagaosa
,
J.
Sinova
,
S.
Onoda
,
A. H.
MacDonald
, and
N. P.
Ong
, Rev. Mod. Phys.
82
, 1539
(2010
).79.
J.
Smit
, Physica
21
, 877
(1955
).80.
L.
Berger
, Phys. Rev. B
2
, 4559
(1970
).81.
R.
Modak
,
K.
Goto
,
S.
Ueda
,
Y.
Miura
,
K.
Uchida
, and
Y.
Sakuraba
, APL Mater.
9
, 031105
(2021
).82.
A. J.
Minnich
,
M. S.
Dresselhaus
,
Z. F.
Ren
, and
G.
Chen
, Energy Environ. Sci.
2
, 466
(2009
).83.
M.
Nomura
,
J.
Shiomi
,
T.
Shiga
, and
R.
Anufriev
, Jpn. J. Appl. Phys.
57
, 080101
(2018
).84.
A.
Miura
,
T.
Kikkawa
,
R.
Iguchi
,
K.
Uchida
,
E.
Saitoh
, and
J.
Shiomi
, Phys. Rev. Mater.
1
, 014601
(2017
).©2021 Authors. Published by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
