2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-mobility thermoelectric clathrates with controlled nanoblock structure consisting of functional cages
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18K04703
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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) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 熱電材料 / クラスレート化合物 / 電子構造 / キャリア伝導 / 伝導経路 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．新規タイプ２クラスレートNa-Ba-Ga-Snの合成とその諸特性について論文発表した。遠心分離法により，Ba-Ga-Snのタイプ２クラスレートのｐ型サンプルを得た。輸送特性や熱電気的特性などを測定するとともに，バンド計算を行った。それらの結果を用いて，この物質の性質を明らかにした。
２．新規タイプ１クラスレートNa8Ga8Ge38の作製と熱電特性について論文発表した。この物質は従来の高性能材料であるBa8Ga16Ge30と同等の熱電性能を有することがわかった。人体に害のあるBaの代わりにNaを利用できる。Baに比べて，Naは軽いので，熱伝導率低減に対するラトリング周波数の点では不利である。しかし，Naは小さいので，ラトリング強度の点では有利に働き，中程度の熱伝導率低減効果が生まれた。また，電子構造の点では，Ba系よりも優れている。つまり，高いキャリア移動度をもたらす，小さい伝導性有効質量と大きいゼーベック係数をもたらす，大きい状態密度有効質量を併せ持つ。これはNaのs軌道に依るところが大きい。
３．タイプ１クラスレートBa8M16Ge30(M=Al,Ga,In)の輸送特性，熱電特性およびバンド構造について論文発表した。室温付近におけるキャリア散乱は，音響フォノン散乱ではなく，合金散乱であることを示した。n型特性を支配する伝導帯底の電荷密度は，カゴ格子付近ではなく，カゴ格子とゲスト原子の中間に分布していることがわかった。また，その分布の状態は，置換原子の種類ではなく，カゴ格子上における配置に影響される。ゲスト原子のラトリング振動がキャリア伝導にどのように影響するかを考察した。現時点では，光学フォノン散乱が生じている可能性を見出した。
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Research Products
(5 results)
