2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of thermal switching device working under a bias voltage
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16K14375
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| Research Institution | Toyota Technological Institute |
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Principal Investigator |
竹内 恒博 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00293655)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 熱スイッチ素子 / 熱ダイオード / 格子熱伝導度 / 電子熱伝導度 / 積層構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
化石燃料の燃焼により得られる熱量のうち，有効に利用されているエネルギーは40%程度である．残りの60%は 低温廃熱として捨てられている．発電所，工場，自動車，家庭などで発生した廃熱を必要とする箇所に運び，有効利用することが強く望まれている．固体材料を流れる熱流は任意の方向に熱を振り分けることは容易ではない．機械的要素(接触・切断機構)を導入すれば熱の振り分けは可能であるが，システムの巨大化，設置費用，メンテナンス等の問題から，エネルギー効率化のために導入された例はない．機械部品なしに固体材料において熱流の大きさや方向を制御することができれば，その市場価値は極めて高い．
上述した社会的要求に対応するために，本研究では，熱流を任意の方向に振り分けることが可能な革新的熱流制御材料を開発することを目的とした．
この目的を達成するために，金属や半導体内の電子濃度を電場により制御し，電子濃度の変化を通して電子熱伝導度を著しく変化させる技術を確立し，電子熱伝導度の変化を目的に応じて最適化する指針を構築した．また，構築した指針に 基づき，革新的熱流制御材料(熱スイッチ材料)を試作した．
熱スイッチに利用する材料では，デバイス内の格子熱伝導度を著しく低減させる必要がある．また，半導体敵な電子構造を有し，著しく格子熱伝導が小さい試料を作成する必要がある．これらの課題に対して，FeVAlホイスラー相とMoあるいはWの超格子構造を作製し，界面散乱による格子熱伝導度低減機構の詳細な解析を行った．さらに，(Ag,Cu)2(S,Se,Te)合金を作製する手法を改善を行い，熱スイッチ材料の要素となる材料の選定を行い，これらの材料を用いたデバイスの試作も行った．その結果，１0%弱の熱流の変化を観測することに成功した．
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Research Products
(16 results)
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[Journal Article] Low Thermal Conductivity of Bulk Amorphous Si1－xGex Containing Nano-Sized Crystalline Particles Synthesized by Ball-Milling Process2018
Author(s)
Muthusamy Omprakash, Shunsuke Nishino, Swapnil Chetan Ghodke, Inukai Manabu, Robert Sobota, Masahiro Adachi, Makoto Kiyama , Tsunehiro Takeuchi, Yoshiyuki Yamamoto, Harish Santhanakrishnan,Hiroya Ikeda,Yasuhiro Hayakawa
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Journal Title
Journal of Electronic Materials
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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