2008 Fiscal Year Annual Research Report
コバルト-酸素1次元鎖をオリジンとする高性能熱電材料の創出
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20760465
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
岩崎 航太 Nagoya University, 大学院・工学研究科, 助教 (90359753)
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| Keywords | 熱電 / 酸化物 / コバルト / 単結晶 / 結晶育成 / 異方性 |
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| Research Abstract |
Ba_3Co_2O_6(CO_3)_xは擬1次元構造を有する六方晶系の化合物であり、結晶構造中にCoO_6八面体が面共有でc軸方向に配列したC-O1次元柱を有する。本研究では、Ba_3Co_2O_6(CO_3)_xを対象として、その単結晶を育成し、熱電特性の評価を行った。
フラックス法によりc軸方向に成長したBa_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>の角柱状単結晶を育成した。Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>のc軸方向のゼーベック係数(S)は正の値を示し、温度の上昇に伴い増加する傾向を示した(116-128μVK^<-1>、300-1100K)。Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>の電気伝導率(σ)はc軸方向では金属的な挙動を示し(670-320Scm^<-1>、300-1100K)、一方、c軸に垂直な方向では半導体的な挙動を示した(10-28Scm^<-1>)。この結果から、C-O1次元柱が伝導相であり、C-O柱間ではBa-O相やCO_3基が絶縁相として作用しキャリアの伝導を阻害することが明らかとなった。Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>における比較的大きなゼーベック係数、及び金属的挙動は、Co3d-O2p結合に由来する荷電子帯の上端の直下にフェルミレベルが位置する電子構造に起因する結果と推察される。Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>の出力因子(σS^2)は300Kで9.0×10^<-4>Wm^<-1>K^<-2>と酸化物として比較的高い値を示し、有望な熱電材料として期待される。Ba_3Co_2O_6(CO_3)_<0.7>の熱伝導率(κ)は300Kで17.7Wm^<-1>K^<-1>であり、性能指数(Z=σS^2κ^<-1>)は5.1×10^<-5>K^<-1>であった。キャリア濃度の最適化、熱伝導率の低減により、さらなる性能向上が期待できる。
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