2018 Fiscal Year Annual Research Report
Search for Semiconducting Quasicrystal and High-performance Thermoelectric/Thermal-rectification Materials
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16H04489
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
木村 薫 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (30169924)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 近似結晶 / 準結晶 / 第一原理バンド計算 / 元素置換 / 生成エネルギー / 自由エネルギー / 高圧合成 / 熱電物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）Al系正20面体準結晶の探索：第一原理バンド計算の結果を用いて、Al-Ir1/0近似結晶の半金属的バンド構造における伝導帯下端と価電子帯上端の電子状態の起源を調査した。その結果、伝導帯の下端はIrのd軌道が支配的で、価電子帯の上端はAl8個とIr1個のクラスターのp軌道が支配的であることが分かった。そこで、Irをd軌道のエネルギーがより高くなるRuで置換し、Alをs,p軌道のエネルギーがより低くなるSiで置換した構造のバンド計算をしたところ、予想通りエネルギーギャップが増大した。さらに、その組成の近くで単相の1/0近似結晶単相の実験的作製にも成功し、実際、熱電物性の測定から半導体になっていることを確認できた。
２）第一原理計算により、α菱面体晶ボロンとβ菱面体晶ボロンを、正20面体準結晶や近似結晶の2種類の構造単位であるプロレイトとしたときの、オブレイトや近似結晶や準結晶の生成エネルギーを見積もった。その結果、β菱面体晶型の1/1近似結晶と準結晶の生成エネルギーが、準安定相として実現しているα正方晶と同程度になったので、これらが準安定相として存在可能であることが明らかになった。
３）金属間化合物における熱電材料の創製：作製に成功したFeAl2半導体相の大きな単相試料の熱電物性を測定した。その結果、熱電物性の測定から半導体になっていることを確認した。また、高圧でも、高温になると、FeAl2半導体相が隣接する2つの相に分解する理由を、第一原理計算を用いて自由エネルギーの温度依存性を求めて、明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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