2016 Fiscal Year Annual Research Report
Thermoelectric properties and microstructures of misfit-layered cobalt oxides
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26420666
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
森村 隆夫 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (30230147)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 熱電変換材料 / 走査透過型電子顕微鏡 / 無次元性能指数 / ゼーベック係数 / HAADF-STEM像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
◎Co組成を調整し、同時にSrを添加したミスフィット型層状酸化物Ca3-xSrxCo4+yO3試料を作製した。CoO2層の二重構造導入と同時にSrのCa置換による熱電特性の向上を狙った。x, yの増加により、熱電特性は大きく向上した。
◎上述の試料のX線回折実験の結果、xの増加とともにCoO2層の割合が増加し、STEM観察の結果、CoO2層が二重に存在する領域を確認できた。CoO2層の二重構造が熱電特性の向上に寄与することが示唆される。
◎4面構造岩塩層をもつCaBiCoOyにSrを添加し、Ca1-xSrxBiCoOy組成の試料を作製した。また、様々な温度で焼結を行い、各組成の試料に対して最適焼結温度を決定した。最適焼結温度により作製した試料において、xの増加とともにゼーベック係数は減少したが、電気伝導度が増加し、無次元性能指数ZTが増加した。x>0.5のときCa3Co4O9のZTより大きな値を実現できた。
◎4面構造岩塩層をもつCa1-xSrxBiCoOyのSTEM観察を行い、4面構造の存在を確認できた。
◎4面構造岩塩層を持つミスフィット酸化物の組成は一般にCaBiCoOyで表視されるが、ミスフィット率を考慮するとBi2Ca2Co1.69Oy、さらに原子欠損を考慮するとBi1.74Ca2Co1.82Oyと報告されている。それぞれの熱電特性を測定した結果、欠損を考慮した組成が最も良好であった。CaをSrに置換した組成の熱電特性も、欠損を考慮した組成で最も良好であった。
◎4面構造岩塩層を持つミスフィット酸化物Ca1-xSrxBiCoOyにおいて、x=0の時、融点が比較的低く、x=1の時、融点は高くなるため、xによって最適焼結温度が異なる。各組成の最適焼結温度を明らかにし、その温度での焼結により熱電特性の改善が可能となった。
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Research Products
(3 results)
