Novel concept of thermoelectric devices using electric double layer gating.
| Project/Area Number |
20K05342
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 29030:Applied condensed matter physics-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
藤井 武則 東京大学, 低温科学研究センター, 助教 (80361666)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 熱電変換 / 電気二重層トランジスタ / カーボンナノチューブ / トランスバース型熱電素子 / 熱電変換素子 / ambipolarトランジスタ / 電気二重層コンデンサ / イオン液体 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は電気二重層トランジスタ(EDLT)の手法を用いてp型とn型材料の熱電特性を同時に最適化し、新しいコンセプトの熱電変換素子を作製することを目的とする。
具体的には、両極性の単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を電気二重層キャパシタ(EDLC)の正極、負極に用いることによって、それぞれの電極にホールと電子を誘起し、p型とn型の熱電変換材料の対を作製する。そして、積層構造の熱電変換素子、および厚さ方向の温度差を面方向に変換するトランスバース型の熱電変換素子の試作を行い、エネルギー出力の向上を目指す。また、導電性高分子およびそのSWCNTとの複合材料にEDLTを用いて熱電特性の向上を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電気二重層トランジスタ(EDLT)の手法を用いて、p型とn型の熱電変換材料の熱電特性を同時に最適化し、新しいコンセプトの熱電変換素子を作製することを目的とする。
これまでの研究では、ambipolarトランジスタ構造を用いたPN接合の熱電素子の動作確認を行うため、カーボンナノチューブの両端にSourceとDrain端子を付け、それらにゲート電極に対してプラスとマイナスの電圧を印可し、両端にP型とN型のキャリアを注入することによってP-N接合を作製した。シートの中央(P-N接合部分)に熱を流し込むための電極とヒーターを取り付け、熱流を中央の端子から両端に向けて流した状態で、熱電対で中央の端子と両端の温度を測定し、そこの熱起電力を観測したところ、それぞれ正と負の熱起電力を示すことを確認した。このことから、P-N接合熱電素子が作製できたことがわかる。
1対の素子が動作することは確かめられたので、22年度以降は、これらの素子のモジュール化を試みた。しかし、22年度は、手作業で素子を作製したため、各接合における接触抵抗および端子の非対称性から、すべての素子で良好なp-n接合を作製することは出来なかった。23年度は、東大のマテリアル先端リサーチインフラ(ARIM)を利用して、微細加工を行いより正確な接合の作製を行った。直列に2対のP-N接合をつなげた素子と、並列に2対のP-N接合をつなげた素子を作製し、その動作確認を行ったところ、おおむね2倍の熱起電力と2倍の電力を確認することが出来た。
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Report
(4 results)
Research Products
(27 results)
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[Presentation] 不足ドープ三層系銅酸化物高温超伝導体Bi2223の超伝導ギャップと擬ギャップ2023
Author(s)
出田真一郎, 吉田鉄平, 田中清尚, 有田将司, 足立伸太郎, 山口隼平, 佐々木菜絵, 渡辺孝夫, 藤井武則, 野地尚, 石田茂之, 内田慎一, W. O. Wang, B. Moritz, T. P. Devereaux, T. K. LeeK, C. Y. Mou, 藤森淳
Organizer
日本物理学会第78回年次大会、17pA404-12
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