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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Enhancement in thermoelctric performance of inorganic/organic hybrid superlattices by controlling charge and phonon transport

Research Project

Project/Area Number 16K05947
Research InstitutionNagoya Industrial Science Research Institute

Principal Investigator

河本 邦仁  公益財団法人名古屋産業科学研究所, 研究部, 上席研究員 (30133094)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
KeywordsTiS2 / 熱電材料 / インターカレーション / 不純物散乱 / 熱伝導率
Outline of Annual Research Achievements

無機有機複合超格子の常温熱電特性をさらに向上させるためには超格子の構成層であるTiS2層の熱電特性を上げることが必要なことが、昨年度までの研究で明らかになった。そこで、本年度はTiS2にAgSnSe2を複合化することによる性能アップの可能性を実験的に検討した。少量添加したAgSnSe2が部分的にTiS2へインターカレーションすることにより、熱伝導率を大幅に下げられること(1.0 W/mK @ 700 K)、またキャリア濃度の増加により導電率は上昇することが分かった。さらに、キャリアの不純物散乱が高温で顕著に起こることによってゼーベック係数が増加することが判明し、パワーファクター(出力因子)は700 Kにおいて~1.55 mW/mK2を達成した。最終的に無次元性能指数ZT~0.8 @ 700 Kが得られた。この値はこれまでに得られていた記録の約2倍に相当する極めて高い値である。この結果は、高性能なTiS2‐AgSnSe2コンポジットを無機層に適用することにより無機有機複合超格子の熱電特性を更に向上できることを示唆している。
TMDCの代表格であるMoS2及び最高熱電性能を誇るSnSeについても有機分子のインターカレーションの可能性を検討した。いずれも2次元層状構造を取り層間はファンデルワールス力等で弱く結合していて、有機分子のインタカレーションが着実に起こることを実験的に突き止めた。熱電特性等を含めて詳細は今後の研究を待たねばならないが、複合超格子の拡大展開が期待できることを示すことができたと考えている。

  • Research Products

    (14 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 3 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] University of New South Wales(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      University of New South Wales
  • [Int'l Joint Research] Tsinghua University/Nanjing Tech University/Guilin Univ. of Electron. Technol.(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Tsinghua University/Nanjing Tech University/Guilin Univ. of Electron. Technol.
    • # of Other Institutions
      3
  • [Int'l Joint Research] Kyung Hee University(韓国)

    • Country Name
      KOREA (REP. OF KOREA)
    • Counterpart Institution
      Kyung Hee University
  • [Journal Article] Perovskite solar cell-thermoelectric tandem system with a high efficiency of over 23%2019

    • Author(s)
      Yangying Zhou, Xuewen Yin, Qi Zhang, Ning Wang, Atsushi Yamamoto, Kunihito Koumoto, Shen Heping, Hong Lin
    • Journal Title

      Mater. Today Energy

      Volume: 12 Pages: 363-370

    • DOI

      org/10.1016/j.mtener.2019.03.003

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Body Heat Powers Future Electronic Skins2019

    • Author(s)
      Ruoming Tian, Yuqing Liu, Kunihito Koumoto, Jun Chen
    • Journal Title

      Joule

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.joule.2019.03.011

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Doubling the ZT record of TiS2-based thermoelectrics by incorporation of ionized impurity scattering2018

    • Author(s)
      Yifeng Wang, Lin Pan, Chao Li, Ruoming Tian, Rong Huan, Xiaohui Hu, Changchun Chen, Ningzhong Bao, Kunihito Koumoto, Chunhua Lu
    • Journal Title

      J. Mater. Chem. C

      Volume: 6 Pages: 9345-9353

    • DOI

      10.1039/c8tc00914g

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Converting natural diatomite into nanoporous silicon for eco-friendly2018

    • Author(s)
      Peng-an Zong, Daiki Makino, Wei Pan, Shujia Yin, Chuan Sun, Peng Zhang, Chunlei Wan, Kunihito Koumoto
    • Journal Title

      Materials and Design

      Volume: 154 Pages: 246-253

    • DOI

      10.1016/j.matdes.2018.05.042

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Enhancement of thermoelectric properties by lattice softening and energy band gap control in Te-deficient InTe1-δ2018

    • Author(s)
      Song Yi Back, Hyunyong Cho, Young-Kwang Kim, Seokyeong Byeon, Hyungyu Jin, Kunihito Koumoto and Jong-Soo Rhyee
    • Journal Title

      AIP Adv.

      Volume: 8 Pages: 115227

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inorganic/Organic Hybrid Superlattice Films Toward Next-Generation Flexible/Wearable Thermoelectric Devices2019

    • Author(s)
      K. Koumoto, R. Tian, C. L. Wan, Y. F. Wang
    • Organizer
      Nonstoichiometric Compounds VII
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 30 years dedicated to thermoelectric materials research2018

    • Author(s)
      K. Koumoto
    • Organizer
      International Conference on Thermoelectrics (ICT2018)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Low-dimensional inorganic/organic hybrid thermoelectric materials2018

    • Author(s)
      K. Koumoto
    • Organizer
      Asian Conference on Thermoelectrics (ACT-3)
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 2D Nanomaterials for Flexible Thermoelectrics2018

    • Author(s)
      K. Koumoto, R. Tian, C. L. Wan, L. Miao, H. Lin
    • Organizer
      ISCTA 2018
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] サーマルデバイス2019

    • Author(s)
      河本邦仁
    • Total Pages
      403
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-602-5
  • [Book] Organic Thermoelectric Materials2019

    • Author(s)
      Ruoming Tian, Chunlei Wan, Kunihito Koumoto
    • Total Pages
      印刷中
    • Publisher
      Royal Society of Chemistry

URL: 

Published: 2019-12-27  

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