Project/Area Number |
04J05354
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Physical properties of metals
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Research Institution | Nagaoka University of Technology |
Principal Investigator |
三浦 孝広 長岡技術科学大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
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Project Period (FY) |
2004 – 2005
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2004)
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Budget Amount *help |
¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
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Keywords | 遷移金属酸化物 / ゼーベック係数 / 電気伝導率 / 電子構造 / 局在スピン |
Research Abstract |
熱電材料の特性は、ゼーベック係数と電気伝導率及び熱伝導率によって決定する。本研究はこれまでクラスターモデル計算とバンド計算を用い、遷移金属酸化物の電子構造と熱電特性の関係を調査してきた。 局在スピンが熱電特性に大きな影響を持つ可能性が示されていることから、ホールキャリアを導入により電子構造を変化させ、局在スピンが増大する金属酸化物を探索する目的でクラスターモデル計算を行った。計算には酸素の8面体の中心に遷移金属(Fe、Co、Ni、Zn、Ti)をおいたモデルを用いた。しかし、ホールキャリア導入により電子構造は変化したが、単純な配位子場分理論の範囲内であった。しかし、この研究を進める過程で、SrFeO3で高い電気伝導率を得るには、FeとOの共有結合性の向上とフェルミ準位での酸素のp電子の寄与の両者が重要であることがわかった。実験により、Feの一部をCoやZnで置換した試料を作製し、その電気伝導率とゼーベック係数を測定した。置換による熱電特性の変化が単純なキャリア密度の増加で説明できないことがわかった。 上記の結果を受け、高い熱電特性を示す金属酸化物の特徴を電子構造の観点から調査した。目的は、電子構造からゼーベック係数を算出し、どのような因子が重要であるか特定することである。この調査の際には詳細な電子構造を知る事が出来るハンド計算を用いた。高い熱電特性を示すSrTiO3の電子構造からゼーベック係数の算出を試みた。これにより電子のエネルギー依存のみ考慮(自由電子モデル)した計算でも比較的高いゼーベック係数が得られることがわかった。音響フォノン散乱および有効質量の項を導入したが実測値との差は縮まらず、このことから、電子のエネルギー依存と(光学フォノン散乱やスピン項といった)計算に含めていない因子が重要である事がわかった。
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