2018 Fiscal Year Research-status Report
導電性高分子のゼーベック効果と高効率有機熱電材料の開発
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17K05965
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
播磨 裕 広島大学, 工学研究科, 名誉教授 (20156524)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今榮 一郎 広島大学, 工学研究科, 准教授 (90293399)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有機熱電材料 / ゼーベック効果 / 電気伝導度 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H29年度にはPHT膜の様々な物性の違いがSeebeck係数（S）のドープ率（Y）依存性に与える影響を調査し，regioregular PHT膜の log S vs. log Yプロットがドーパントの種類や酸化法の違いによらず広いドープ率の範囲にわたって傾き-１の直線となることを見出した。金属や縮退半導体に対する理論的考察によると，log S vs. log Yプロットが直線となり，その傾きは-(3/4)となることが知られている。このような理論的予測とは勾配の値が若干異なるものの，二つの物理量の間に直線関係が成り立つのは極めて興味深い発見であった。今年度は主に，高い熱電性能を示すPEDOT:PSS膜のSeebeck係数のドープ率依存性を調査した。測定したlog S vs. log Yプロットの勾配はPHTの場合と大きく異なり，-0.18であった。また，PEDOT:PSS膜に添加物（EGやDMSO）を添加すると電気伝導率が大きく増加することが知られている。これらの薄膜について同様にlog S vs. log Yプロットを測定すると，添加物によらず勾配は-0.28であった。いずれの場合も高ドープ率領域でプロットは下向きに変化したがその原因はPEDOT:PSS膜の過酸化に起因することを見出した。PEDOT:PSSでは高分子電解質のPSSがカチオンとしてドープされており，還元状態では溶液中のアニオンがドープされることになり，PHTの場合とはドーピングの形態が異なる。この点がPHT膜とPEFOT:PSS膜におけるlog S vs. log Yプロットの挙動の違いに反映されている可能性があり，今後の詳細な検討が必要とされる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PHT膜やPEDOT:PSS膜を用いた研究は当初の計画通りに進んでいる。無機材料では検証の困難なSeebeck係数と電荷密度（導電性高分子ではドープ率に相当）の関係を明らかにすることを目途に研究を進めてきた結果，金属や縮退半導体の場合の理論的予測と一致してこれら導電性高分子のlog S vs.log (doping level)プロットはいずれも直線となることを見出した。この成果は学術的に重要な意味を持つと同時に，高機能な有機熱電材料の開発に有用な知見を与える。このように本申請で提案した研究手法とその視点は極めて有効なものであることが明らかとなっており，研究はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの2 年間で得られたSeebeck係数のドープ率依存性の結果を総括して導電性高分子のSeebeck効果，さらには有機薄膜一般のSeebeck効果について考察を深める。熱電効率の向上を目途に，文献調査ばかりでなく積極的に多研究者との意見交換を通してSeebeck効果の根源的起源の本質に迫る。また，大面積化が可能な有機材料の特徴を活かした熱電モジュールの作製を検討する。
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| Causes of Carryover |
年度末に物品の購入を予定していたが，実験内容の変更によって購入計画に変更が生じ，予算が未使用となった。今年度未使用額の約4万円はH31年度の予算執行計画の中に含めて使用することを予定している。
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