2015 Fiscal Year Annual Research Report
遷移金属酸化物におけるナノ構造制御による巨大熱電応答の探索
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25400378
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
奥田 哲治 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (20347082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 智彦 東京理科大学, 理学部, 教授 (30311129)
梶本 亮一 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, その他部局等, 研究員 (30391254)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 遷移金属酸化物 / 熱電特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度である本年度は、これまでの研究成果や追加実験の結果をまとめるとともに、新たな酸化物熱電材料の探索を実施した。
まず、電子ドープSrTiO3の熱電特性におけるMn置換効果の詳細を、電子・熱輸送特性、比熱特性、磁気特性等のマクロ物性の評価や非弾性中性子散乱実験による熱励起評価により多角的に調査し、これまでに見出してきた少量のMn置換による熱電特性の向上の起源を詳細に検討し考察した。これらの考察により、有効質量の増大による熱起電力の増大と格子振動の非調和性の増大による熱伝導の低減が、熱電特性向上の起源である可能性を提案した。さらに、この研究の過程で、Mn置換による低電子ドープ領域での電子比熱係数の増大や、ショットキー型低温比熱の極めて大きな増大を新たに見出した。これらの発見は、電子ドープSrTiO3の興味深い新たな物性と考えられ、磁場下での比熱測定や他の遷移金属置換などさらなる研究による起源解明が必要であると考えている。
本課題のもう一つの研究成果は、共同研究者との共同研究による、デラフォサイト構造を有する銅酸化物CuMO2（M:遷移金属）の磁気特性と電子構造の詳細な調査である。その中で特に、酸化物熱電材料の候補であり、且つ、S=3/2反強磁性三角格子体であるCuCrO2の磁気励起の詳細を、単結晶試料を用いた非弾性中性子散乱実験により明らかにし、幾つかのモデルとの整合性を議論した。また、単結晶を用いた角度分解能光電子分光実験によりCuCrO2の詳細な電子構造を解明した。さらには、CuMO2の電子輸送特性のメカニズムを解明するために、CuCrO2に加えて、CuFeO2、CuAlO2、Cu1+xMn1-xO2、CuGaO2多結晶の系統的な電子構造評価を実施し、比較・検討した。
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[Journal Article] Electronic Phase Transition in Hollandite Titanate BaxTi8O16+x2015
Author(s)
R. Murata, T. Sato, T. Okuda, Y. Horibe, H. Tsukasaki, S. Mori, N. Yamaguchi, K. Sugimoto, S. Kawaguchi, M. Takata, and T. Katsufuji
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Journal Title
Physical Review B
Volume: 92
Pages: 220408(R)-1～5
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Cu1+xMn1-xO2（x=0, 0.05）の電子構造2016
Author(s)
加藤諒, 大川万里生, 和達大樹, 吉田鉄平, 小野寛太, 池永英司, 奥田哲治, 齋藤智彦
Organizer
第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
Place of Presentation
東京大学柏の葉キャンパス駅前サテライト・柏の葉カンファレンスセンター（三井ガーデンホテル柏の葉）・オークビレッジ柏の葉 （千葉県、柏市）
Year and Date
2016-01-09 – 2016-01-11
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