2007 Fiscal Year Annual Research Report
ダイキャスト結晶育成法による省プロセスMg_2Siの合成と高効率排熱発電素子開発
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17360130
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
高梨 良文 Tokyo University of Science, 基礎工学部, 教授 (30318224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
飯田 努 東京理科大学, 基礎工学部, 准教授 (20297625)
西尾 圭史 東京理科大学, 基礎工学部, 准教授 (90307710)
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| Keywords | 熱電変換 / 半導体 / 環境半導体 / マグネシウムシリサイド / 結晶育成 / 放電プラズマ焼結 |
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| Research Abstract |
本研究は、省資源・省エネルギー・環境低負荷等を視野に入れたシリサイド環境半導体である熱電変換材料マグネシウム・シリサイド(Mg_2Si)を対象とし、研究の目的は以下に示すものである。
(1).ダイキャスト結晶育成法、放電プラズマ焼結法によるMg_2Siバルクの合成、(2).Mg_2Siの結晶学・構造的、電気的基礎物性および実用温度域(中高温)における素材料の熱電特性評価、(3).合成したMg_2Siをモジュール化するための要素技術のプロセス開発
当該年度は,(1).育成・焼結バルク基板の熱電気的物性評価、(2).p形・n形不純物の導入機構とドーピング制御、(3).電極一体成型のための電極材料と合成プロセス条件の探索、について基礎的な所見を得ることを主として行った。その結果,以下に示す知見が得られた。
(1)Biのドーピング条件、育成条件を最適化することによりn形バルクMg_2Si結晶において無次元性能指数ZT=1.08(at861K)を達成した。
(2)p形バルクMg_2Si_<1-x>Ge_x焼結体の作製において、Ge組成の低いp形Mg_2Si_<1-x>Ge_x(x=0.1〜0.4)の作製が可能となり、また、Mg_2Siにおいてn形の伝導に寄与する不純物の量を低減することにより、p形Mg_2Si焼結体が再現性良く作製可能となった。
(3)モジュール化に要求される電極の選定とその作製条件の抽出を行った。電極を形成したn形Mg_2Siにおいて1素子当たり起電力約80mV(ΔT=500K)が得られた。
これら知見は,上記素材の実用化へ向けた取り組みにおいて重要な位置づけとなると見込まれる。
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