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Higher performance and nanostructural control of Mg-based thermoelectric semiconductors

Research Project

Project/Area Number 15K06520
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Material processing/Microstructural control engineering
Research InstitutionOsaka Research Institute of Industrial Science and Technology (2017-2018)
Osaka Municipal Technical Research Institute (2015-2016)

Principal Investigator

Tani Jun-ichi  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究主任 (20416324)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywordsマグネシウムスタナイド / 廃熱利用 / 半導体物性 / ナノ材料 / 微細組織 / 熱電変換材料 / ドーピング / レーザ焼結 / 酸化物還元法 / 環境半導体 / 複合材料 / 半導体薄膜 / 輸送特性 / 第一原理計算 / 熱電材料
Outline of Final Research Achievements

In recent years, since global environmental problems and energy problems have become serious, a practical use of thermoelectric power generation that can convert waste heat into electricity is attracting attention. In this research project, we focused on the Mg2Sn-based materials which can be expected to be high performance in both p-type and n-type, and investigated the processing conditions using the fabrication methods such as the spark plasma sintering method, magnetron sputtering method, and laser sintering in detail. We have succeeded in improving the thermoelectric properties of Mg2Sn bulk and thin film materials by clarifying the correlation between the transport properties and microstructure.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

二酸化炭素削減や究極のエネルギー利用効率化社会の実現のために、希薄に分散した自動車や工場などの中高温域での廃熱を回収、有効利用する技術として、地球環境問題に配慮した「低環境負荷型の安価で耐久性に優れた熱電変換素子」の早期実現が期待されている。本研究課題では、大阪産業技術研究所において培ってきたセラミックスプロセッシング技術を用いて、マグネシウムスタナイドの熱電特性の改善を図るとともに、現在、低コスト製造技術として注目されている、レーザ焼結の検討を行った。軽量、安価で高性能のマグネシウム系熱電材料の実用化へ向け、基礎となる学術的知見を得ることができた。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (11 results)

  • [Journal Article] Thermoelectric Properties of Impurity-Doped Mg2Sn2019

    • Author(s)
      Jun-ichi Tani, Tsutomu Shinagawa, Masaya Chigane
    • Journal Title

      Journal of Electronic Materials

      Volume: 48 Issue: 5 Pages: 3330-3335

    • DOI

      10.1007/s11664-019-07093-x

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 地球環境に優しい「マグネシウムシリサイド熱電変換材料」2016

    • Author(s)
      谷淳一
    • Journal Title

      ニューセラミックスレター

      Volume: 58 Pages: 4-8

    • NAID

      130008129229

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法で合成したYおよびTeドープMg3Sb2の熱電特性2019

    • Author(s)
      谷淳一、品川勉、千金正也
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 放電プラズマ焼結法により作製したMg3Sb2の微細組織と熱電特性2018

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      ニューセラミックス懇話会第235回特別研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] パルス通電焼結法を用いたMg3Sb2の作製と熱電特性2018

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      日本セラミックス協会2018年年会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 未利用エネルギーを電気に変換するマグネシウム系熱電材料2017

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      大阪産業技術研究所平成29年度技術情報セミナー
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] パルス通電焼結法を用いたマグネシウム系熱電半導体の作製と特性評価2017

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      第22回通電焼結研究会(東北大学金属材料研究所研究部共同利用ワークショップ)
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] RFマグネトロンスパッタ法によるMg-Sn薄膜の作製と特性評価2017

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      日本セラミックス協会2017年年会
    • Place of Presentation
      日本大学(東京都千代田区)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] 酸化物還元法によるMg2Sn系複合材料の作製と熱電特性2016

    • Author(s)
      谷 淳一、品川 勉、千金正也
    • Organizer
      日本セラミックス協会2016年年会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都)
    • Year and Date
      2016-03-14
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Mg系熱電複合材料の作製と機械的特性2016

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      産業技術連携推進会議近畿地域部会セラミックス分科会第20回窯業研究会
    • Place of Presentation
      福井県工業技術センター(福井県福井市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] マグネシウム系熱電複合材料の機械的特性2016

    • Author(s)
      谷淳一
    • Organizer
      ニューセラミックス懇話会第225回特別研究会
    • Place of Presentation
      たかつガーデン(大阪府大阪市)
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] RFマグネトロスパッタ法によるMg系熱電薄膜の作製と特性評価2015

    • Author(s)
      谷 淳一、品川 勉、千金正也
    • Organizer
      ニューセラミックス懇話会
    • Place of Presentation
      たかつガーデン(大阪市)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] マグネシウム系熱電変換材料の開発2015

    • Author(s)
      谷 淳一
    • Organizer
      産業技術連携推進会議近畿地域部会第19回窯業研究会
    • Place of Presentation
      滋賀県陶芸の森(滋賀県)
    • Year and Date
      2015-10-27
    • Related Report
      2015 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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