2014 Fiscal Year Research-status Report
ZTメータを用いた酸化物熱電材料の動的・スモールポーラロン生成メカニズムの解明
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25410238
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
掛本 博文 山梨大学, 総合研究部, 助教 (10334509)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
入江 寛 山梨大学, 総合研究部, 教授 (70334349)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | Nb oxide / Ba2NaNb5O15 / ゼーベック係数 / 導電率 / 熱伝導率 / ハーマン法 / バンド計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、酸化物熱電材料のうち、より多彩な制御が可能な、ホッピング伝導を示す材料に着目して研究を行っている。
平成26年度は、主に1.Nb2O5セラミックスの熱伝導率(κ)の取得、2.Ba2NaNb5O15配向セラミックスの熱電特性(ゼーベック係数:S、導電率:σ)について調査を行った。
1. Nb2O5セラミックスのκの取得では、ハーマン法による測定システムの再構築を行った。また一部、有限要素法による解析も実施し、試料のおおよそのサイズ、熱電物性を入力し、解析を実行した。特に、印加電圧とペルチェ熱、ジュール熱との関係を整理した。測定温度環境をおおよそ把握しつつ、ハーマン法を実施しκの測定を行った。
2. Ba2NaNb5O15配向セラミックスでは、配向のための針状粒子の作製を再調査し、良好な熱電特性を有する試料作製を継続して実施している。また、上記の試料による熱電特性とバンド計算(wien2K)およびボルツマン輸送方程式による熱電物性の解析結果(S,σ,κ)との比較を行った。さらに、ゼーベック係数の温度特性(S-T)について、Gasumyants eq.を用いてカーブフィッテングを行い、バンド内、酸素欠陥準位によるナローバンドの知見が得られた。今後は、再構築したハーマン法測定システムにより、κの取得を行い、最終的に、動的・スモールポーラロン生成メカニズムの解明を行う。論文(共著)1件、国際会議：4件、国内会議：1件、特許1件が公開されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでのBa2NaNb5O15配向セラミックスの熱電物性の値(S,σ,κ)と、バンド計算(Wien2K)およびボルツマン輸送方程式(Boltz trap)による計算値と比較に着手した。
さらに、ゼーベック係数の温度特性(S-T)について、Gasumyants eq.を用いてカーブフィッテングを行い、バンド内、酸素欠陥準位によるナローバンドの知見が得られた。
さらに、完成度の高いBa2NaNb5O15配向セラミックスを作製し、ハーマン法による熱伝導率の取得を行い、Ba2NaNb5O15配向セラミックスのκについての考究を行う。
さらに継続して、ハーマン法を原理とするZTメータを用いて、熱電物性の値(S,σ,κ)との比較から、動的・スモールポーラロン生成メカニズムの解明を行う。
以上より、本研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
1. Ba2NaNb5O15配向セラミックスの熱電特性の向上。針状結晶の作製条件を再検討は終え、一軸プレス時の工夫によりより簡便な試料作製を可能としている。これより熱電測定を行い、作製条件にフィードバックする。
2. ハーマン法によるBa2NaNb5O15配向セラミックスの熱伝導率(κ)の取得。ハーマン法測定システムの再構築を終え、Nb2O5セラミックスのκの取得には成功している。これより、Ba2NaNb5O15配向セラミックスのκの取得を行う。
3. Ba2NaNb5O15配向セラミックスの熱電物性の値(S,σ,κ)と、バンド計算(Wien2K)およびボルツマン輸送方程式(Boltz trap)による計算値と比較。すでに着手をしており、今後は、σについての知見を得ることが重要となる。
4. Ba2NaNb5O15セラミックス中のNaの熱伝導率(κ)について。上記2.および3.より、考察を進める。さらに、Naを欠損させた試料の作製も可能ならば行い、考察に加える。
5. 動的・スモールポーラロン生成メカニズムの解明。上記の内容を総括しつつ全体的な熱電物性の視野に立って、解明を進める。
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| Causes of Carryover |
学会等での発表、論文発表、特許の出願を行うため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は、引き続き研究の継続を行い、研究成果の国際会議での発表および論文投稿を考えている。
応用物理学会(都内)出張
論文投稿費用
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| Remarks |
http://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~scesgroup/index.html
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Research Products
(7 results)
