2018 Fiscal Year Research-status Report
熱電機能改善に向けた高熱抵抗発現添加元素の放射光局所歪み解析と探索
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17K14801
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
木村 耕治 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20772875)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱電変換材料 / 放射光Ｘ線 / Ｘ線非弾性散乱 / 蛍光Ｘ線ホログラフィー / フォノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、Fe2VAlホイスラー型熱電材料を対象として、性能向上に寄与する元素ドープの効果を原子レベルで解明することを目的としている。特に、重元素ドープにより熱抵抗が上昇するメカニズムを放射光Ｘ線を用いて詳細に調べている。具体的には、TaをドープしたFe2(V0.95Ta0.05)Alを対象として、熱伝導を担うフォノンを観測可能なＸ線非弾性散乱（ＩＸＳ）及びドーパント周りの局所構造を観測可能な蛍光X線ホログラフィー（ＸＦＨ）を実施している。当該年度では、これらの結果について、詳細な解析を行った。
ノンドープ及びTaドープ試料を対象に実施したＩＸＳ測定の結果を比較すると、ドープ試料においてTaに由来する振動モードが検出された。Ta由来のモードは重元素の共鳴モードと考えられ、これが熱伝導率低減に寄与している可能性がある。ＸＦＨ測定では、Taまわりの原子像の方が置換元のVまわりの原子像よりも強度が強いことが分かった。さらに、Ｘ線吸収微細構造測定も実施し、ＸＦＨと同様の傾向を示すことを確認した。このことは、Taの熱振動が周囲の原子を引き連れて生じていることを示しており、共鳴モードの特徴をよく反映している。
Fe2VAl系熱電材料において、元素ドープによる熱伝導率低減の理解は、従来ドーパントが静止しているとして取り扱っていたが、本結果は、ドーパント自身の振動の寄与が重要であることを示している。
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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
当該年度では、実験結果の解析を中心に進め、予定通り順調に進んでいる。論文投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
現時点で、不純物としてTaを5%ドープした試料を対象にフォノンの観測と不純物まわりの局所構造の観測を行ってきた。今後、軽元素のTiをドーパントとして同様の測定を実施し、原子量の違いを検討する予定である。また、ドープ系のフォノン分散のシミュレーションも試み、実験結果との比較を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
本年度はデータ解析に重点を置いたため、放射光施設での実験回数が少なくなった。そのため、出張旅費、施設使用料が少なく済んだ。
次年度は、解析や計算などに専念する研究員のための人件費として使用する。
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