2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of thermoelectric materials having huge numbers of valleys
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16K14420
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
岸本 堅剛 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50234216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤井 光治 山口大学, 国際総合科学部, 教授 (20314825)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 多谷構造 / バンド構造 / 有効質量 / 熱電材料 / ウェイド化合物 / クラスレート化合物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．Wade化合物KGa3の電子構造計算：WIEN2kを用いてバンド計算したところ，ｐ型熱電材料として有望であることが予想される。価電子帯上端の等エネルギー面は，正方体の枠のようになっており，異方性が強い。伝導性有効質量m_Iは0.23m_e（m_e：自由電子の質量）で，単一谷の状態密度有効質量m_Nは0.42m_eである。状態密度有効質量m*は1.75m_eであるので，有効的な谷数N_vは8強である。多谷構造となっている。
２．KGa3試料体の作製と熱電特性：構成元素K(99.5%)とGa(6N)を出発原料にして溶融法により単相のKGa3試料を得た。試料には潮解性があった。試料の極性は全てｐ型で，室温キャリア密度は3×10^19 cm^-3程度であった。室温における状態密度有効質量，キャリア移動度，格子熱伝導率，ゼーベック係数，電気伝導率，出力因子およびZT値は，それぞれ～2.4m_e，30～40 cm^2V^-1s^-1，～20 mW cm^-1K^-1，250～300μV K^-1，100～300 S cm^-1，10～15μW cm^-1K^-2および～0.2であった。キャリア密度を増やす必要がある。
3．クラスレート化合物Na8Ga8Ge38の作製：バンド計算により，Cs8Zn4Ge42と同様に，このアルカリ金属を内包するGeクラスレートは多谷構造であることがわかった。この試料体を作製し，熱電特性を評価した。
4．ジントル化合物NaGaSn5の作製：前述と同様に，この物質も多谷構造であることがわかった。この試料体の作製を試みた。
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