2023 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ構造制御技術を用いた複合材料化による新規磁気熱電変換性能向上手法の確立
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22K14195
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
三浦 飛鳥 九州工業大学, 環境エネルギー融合研究センター, 助教 (10911274)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / ハロゲン化ペロブスカイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ゼーベック駆動横型熱電効果の高出力に向けた基礎材料の探索を推進した。ゼーベック駆動横型熱電効果とは、強磁性体と熱電半導体を組み合わせて閉回路を構築した系において温度勾配と直交する方向に強磁性体単体より大きな熱起電力が発生する現象である。本研究では熱電半導体としてハロゲン化ペロブスカイトに注目した。ハロゲン化ペロブスカイトは、簡易な塗布プロセスにより薄膜合成が可能な材料であり、環境負荷の低い元素のみで構成することもできるため、次世代太陽電池として期待されている材料である。また、ハロゲン化ペロブスカイトは特異な低熱伝導率と高い電気特性を有することから、ゼーベック駆動横型熱電効果における熱電半導体として適していると考えた。本研究では、真空蒸着法・スピンコート法を組み合わせたプロセスおよびスピンコート法のみを用いたプロセスの、2種類のCs2SnI6薄膜の直接合成手法を用いてn型ハロゲン化ペロブスカイト熱電薄膜を開発した。どちらの手法で作製したCs2SnI6薄膜もn型半導体の性質を示し、その熱電変換性能は60 oC～70 oCにおいてZT>0.01を達成し、現在までにn型ハロゲン化ペロブスカイト材料として報告されている材料に比べ1桁大きい熱電変換性能を有していた。これは単相化・空隙や不純物の導入による欠陥の増加に起因して電気特性が改善されたためである。本研究で得られた一部内容を2023年11月7日～9日に開催された第44回日本熱物性シンポジウムで発表し、査読付き国際学術雑誌にも論文投稿予定である。
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