2010 Fiscal Year Annual Research Report
クラスレート化合物のナノ機能分離構造を利用した磁電・熱電機能素子の開発研究
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21560332
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
小柳 剛 山口大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (90178385)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
浅田 裕法 山口大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (70201887)
岸本 堅剛 山口大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (50234216)
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| Keywords | クラスレート化合物 / 熱電気的特性 / 磁気的特性 / RKKY相互作用 / 焼結体 / 薄膜 |
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| Research Abstract |
本年度は、以下の熱電クラスレート、磁性クラスレートの焼結体及び薄膜について研究を行った。熱電クラスレートに関しては、Ge系クラスレートBa_8Ga_<16>Ge_<30>では、籠に挿入する元素をBa以外にSrの2種類を挿入することにより、バンド構造の変化に伴うと考えられる有効質量の増加によって、熱電性能が増加することがわかった。また、Sn系クラスレートBa_8Ga_xSn_<46-x>、では、まだ研究が行われていない基礎的な輸送現象を測定した。n型、p型とも室温付近から高温では音響フォノン散乱が支配的であったが、低温では、移動度の温度特性が、n型ではほとんど温度変化が無かったのに対して、p型では活性化型の温度特性を示すことがわかった。
磁性クラスレートに関しては、タイプIII Ba_6Fe_1Ga_xGe_<24-x>では、Ga組成xの変化に伴うキャリア密度の変化によってキュリー温度が変化し、最高で、キュリー温度T_c=301Kと、これまでこの材料系で報告されている値よりも高いものが得られた。このキュリー温度のキャリア密度依存性について、RKKY相互作用により解析を行い、この相互作用で磁性クラスレートの磁性をほぼ説明できることがわかった。タイプI Ba_8Fe_yGa_xGe_<46-x-y>では、Feの組成y=1、2で、Gaの組成x=2～15まで変化させた化合物の合成に成功し、クラスレート相によるものと考えられる強磁性が観測された(T_c=230K)。
磁性クラスレートの薄膜に関しては、タイプIについて、その母体化合物であるBa_8Ga_<16>Ge_<30>の薄膜成長がスパッタ法により可能となり、磁性イオンFeをドープした薄膜はキュリー温度T_c=220Kを示す磁性を確認した。タイプIII Ba_6Ga_<3.5>Ge_<21.5>に関しても薄膜成長を試みたが、タイプIとタイプIIIの混相となって、タイプIII単一層の成長が得られなかった。
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