2015 Fiscal Year Research-status Report
モリブデンシリサイドの合成とそれを用いた熱電変換素子の開発
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15K06443
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
吉門 進三 同志社大学, 理工学部, 教授 (00158403)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | モリブデンシリサイド / 新規組成合成 / 伝導機構 / 熱電変換素子 / ホール係数 / ゼーベック係数 / 遊星ボールミル装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今までに報告されていない新たな組成Mo2Si5と考えられる新規モリブデンシリサイド組成が約900℃以下で存在することを示唆する結果が研究代表者らにより得られた。この新規組成の特徴は、α型MoSi2がｐ型伝導を示すのに対し、β型はｎ型伝導を示すことである。したがって、新規組成の創成という面での価値と、ｐ型とｎ型のモリブデンシリサイドが得られるので、これらを用いた熱電変換素子の開発が可能になる。
現時点で以下のことが明らかとなった。(1)β型MoSi2は単一の伝導路を電子が格子振動等の散乱課程を経て伝導する。そのとき電子の有効質量は負であり、伝導型はp型である。Xが増加すると、Mo格子の間で過剰なSiは平均構造をとり、配置の無秩序性が増加する。そのとき、フェルミ面近くの電子は、局在準位間をホッピング伝導する。X≧2.5以上で新規安定構造に変化した後も、単一の伝導路を電子は局在準位間のホッピング伝導支配的になる。そのとき電子の有効質量は正であり、伝導型はｎ型である。この内容を元に学術雑誌に投稿するための論文の作成を行った。（投稿予定) (2)サーマルプローブ方により簡易的にα型，β型，β型と未知相との混合物についてゼーベック係数の測定を行った，その結果，ホール係数の測定結果と合わせるとα型は電子と正孔の2種のキャリアが，β型はほぼ正孔のみ，未知相は電子と正孔の2種のキャリアが存在することが分かった。以上の結果より、β型において大きな値のゼーベック係数が期待される。(3)当該助成金により購入した遊星ボールミル装置よよび既存の低速装置により試験的に鉄シリサイドの合成を行い，シリサイドが一部合成されることが分かった。(4)抵抗率の温度依存性の測定範囲を高温側に現行よりさらに約200℃拡張できる装置の作製を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
モリブデンシリサイドをフラックス法により直接合成する試験を現時点は完了していない。理由としてナトリウムをフラックスとしてモリブデンとシリコンを析出させて合成するのであるが，ナトリウムは空気中では取り扱うことは不可能であり，グローブボックスを使用する必要がある。現時点でグローブボックスを現有しているが，その使用方法について熟練をしていないために，慎重を期すためにその取扱方法について訓練をしている段階である。
遊星ボールミルによる合成に関しては，鉄シリサイドについて出発原料の粒度分布，合成雰囲気，遊星運動の条件等を検討し，合成に必要な条件をほぼ明らかにしている。鉄シリサイドを用いた理由は，過去に他の研究者による報告例があるからであ。28年度は実際にモリブデンシリサイドの合成を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)モリブデンシリサイドをフラックス法により直接合成を行ってゆく。
(2)モリブデンシリサイドの合成を遊星ボールミルにより行う。
(3)ホール係数の精密測定範囲を高温側約300℃まで拡張する。現在設計を完了し，装置の一部の製作を完了している。これにより高温側でのキャリアの伝動機構がさらに詳しく議論される。
(4)ゼーベック係数の高温側での精密測定を行う。ホール係数，抵抗率の温度依存性と併せて，熱電変換素子としての基本的な物性の評価を行うことが可能となる
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