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2003 Fiscal Year Annual Research Report

新規な高性能(ZT>1)熱電変換材料-Reシリサイド

Research Project

Project/Area Number 14350369
Research InstitutionKYOTO UNIVERSITY

Principal Investigator

乾 晴行  京都大学, 工学研究科, 助教授 (30213135)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田中 克志  香川大学, 工学部, 助教授 (30236575)
Keywords熱電変換材料 / 無次元性能指数 / ゼーベック係数 / 電気伝導度 / 熱伝導度 / 微細組織 / 双晶 / 透過電子顕微鏡法
Research Abstract

地球環境問題でのエネルギー有効利用やエレクトロニクス産業の高機能化の観点から熱電材料に再び注目が集まっている.熱電材料の特性は,ゼーベック係数,電気伝導度,熱伝導度をα,σ,κ,とすると,性能指数Z=α^2σ/κあるいはこれに温度Tを乗じた無次元性能指数ZTで表される.これらの値が大きいほど熱【double arrow】電気の変換効率が高く,ZT=1が実用化の目安とされている.Reシリサイドが2元系プロトタイプとしてZT=1に迫る優れた熱電特性を示すことを世界に先駆けて発見し,高密度のSi空孔を含む特異な結晶構造に着目して,価電子制御(多元化)の観点から空孔密度,インコメンシュレート相などの微細構造を制御して,実用化に耐え得るさらなる特性向上を図った.2元系では無次元性能指数は[001]方向で特に優れ,800KでZT=0.75を示す.Reとの価電子数の多寡により空孔濃度を増減させることができ,その結果インコメンシュレート相が形成されるが,合金元素量増加に伴いインコメンシュレート構造は,シアー構造からアダプティブ構造へと変化する。この変化がおきる合金組成は合金元素に依存し,Mo, W, Alなどでは少ない添加量でこの変化がおこるものの,Ru, Fe, Cr,Nbなどでは固溶限ぎりぎりまでシアー構造が安定となる.熱電特性は概して,シアー構造を取る場合に低く,アダプティブ構造を取る場合に高い.たとえば,2%程度の合金添加でアダプティブ構造が形成されるMo添加の場合,[001]方向で得られた無次元性能指数は800KでZT=0.85(n型)であり,2元系Reシリサイドをはるかに凌駕する.また,SiをAlで置換すると,結晶全体としては大きな微細構造の変化はないものの,双晶境界に局所的に,アダプティブ構造が散在して形成され,[010]方向の無次元性能指数は400KでZT=1(p型)を超える高い性能を示した.

  • Research Products

    (6 results)

All Other

All Publications (6 results)

  • [Publications] H.Inui: "Crystal Structure and Thermoelectric Properties of ReSi_<1.75> Based Silicides"Materials Science Forum. 426-432. 1777-1782 (2003)

  • [Publications] H.Inui: "Defect Structures in TaSi_2 Thin Films Produced by Co-Sputtering"Acta Materialia. 51・8. 2285-2296 (2003)

  • [Publications] H.Inui: "Reduction of the C49→C54 Phase Transformation Temperature in Co-Sputtered TiSi_2 Thin Films by Ternary Alloying"Intermetallics. 11・5. 417-424 (2003)

  • [Publications] H.Inui: "Crystal Structure and Thermoelectric Properties of ReSi_<1.75> Silicide"MRS Symposium Proceedings. 753. 501-506 (2003)

  • [Publications] H.Inui: "Thermoelectric Properties of ReSi_<1.75> Based Silicides - Property Improvements through Defect Engineering"Proc. 12^<th> Int.Symp. on Processing and Fabrication of Advanced Materials. (印刷中). (2004)

  • [Publications] H.Inui: "Effects of Alloying Elements on Thermoelectric Properties of ReSi_<1.75>"MRS Symposium Proceedings. 793(印刷中). (2004)

URL: 

Published: 2005-04-18   Modified: 2016-04-21  

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