| Project/Area Number |
13025201
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
平井 伸治 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (10208796)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上村 揚一郎 物質・材料研究機構, 物質研究所, 主任研究員
嶋影 和宜 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (70005346)
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| Project Period (FY) |
2001
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2001)
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| Budget Amount *help |
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2001: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
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| Keywords | La_2S_3 / β、γ混合相 / 常圧焼結体 / ゼーベック係数 / Pd / ホッピング伝導 / ハーマン法 / 熱電指数 |
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| Research Abstract |
La_2S_3は低温安定相である斜方晶のα相から、923±50Kにおいて正方晶のβ相、さらに1573±100Kにおいて立方晶のγ相へと不可逆変態することが知られている。既報(1)では、La_2O_3粉末のCS_2ガス硫化により合成されたβ-La_2S_3単相粉末をホットプレス焼結することにより得られるβ、γ混合相焼結体は、常温付近において±3000〜19000μV・K^<-1>に達するゼーベック係数を有することを報告した。本研究では、β-La_2S_3単相粉末の焼結を、これまでのホットプレス法と比較して実験操作が容易で、焼結体の亀裂の発生が抑えられる常圧焼結法により行い、また添加物としてLa_2S_3のβ相からγ相への不可逆変態温度以上の融点を有し、Sが殆ど固溶しないPdを選び、その常圧焼結体の熱電特性に及ぼす影響について検討した。硫化時間を28.8ks一定とし、1023Kの硫化温度においてLa_2O_3粉末のCS_2ガス硫化法によりX線的に単相のβ-La_2S_3粉末を合成した。次に、これにPd粉末を0.5〜5mass%添加した粉末に50MPaの圧力を加えることにより冷間成形した圧粉体をBNを塗布した黒鉛容器に入れ、1.3×10^<-4>Pa以下の真空中1773Kまで約0.17K・s^<-1>の速度で昇温し、次いで3.6ks保持する常圧焼結を行った。得られた焼結体は、常温付近におけるゼーベック係数、ハーマン法による熱電指数を測定した。Pdを添加した常圧焼結体のゼーベック係数、比抵抗及び性能指数は、1.75mass%Pd添加の場合は各々1570μV・K^<-1>、41kΩ・cm、0.1×10^<-3>、3mass%Pd添加の場合は940μV・K^<-1>、3.44KΩ・cm、0.04×10^<-3>となり性能指数は添加量と共に減少する傾向を示した。また、電気伝導率の温度依存性はT^<-1/4>に比例し、伝導機構はMott型のホッピング伝導であると推察した。SEM-EDXによる局所元素分析の結果、PdはLa_2S_3の結晶粒内に球状粒として存在しているものもあるが、粒界に沿っても局在が確認された。なお、Pd以外のCr、Fe、Co、Cu金属の添加においては、焼結体中に多くの空孔が生じ、性能指数の向上は認められなかった。
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