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Fe_2VAl系金属間化合物における擬ギャップ電子状態と熱電特性との相関

研究課題

研究課題/領域番号 13450258
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属物性
研究機関名古屋大学

研究代表者

曽田 一雄  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70154705)

研究分担者 柚原 淳司  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10273294)
加藤 政彦  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (70222429)
八木 伸也  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (20284226)
研究期間 (年度) 2001 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワード鉄基ホイスラー型合金 / 熱電特性 / 擬ギャップ電子状態 / 光電子分光 / 逆光電子分光 / Fe_2VAl系金属間化合物 / 擬ギャップ / 電子状態
研究概要

本研究の目的は、フェルミ準位を挟んで鋭い擬ギャップを持つと理論的に予測され,特異な電気伝導現象と大きな熱起電力を示すことが最近報告されたホイスラー型Fe_2VAl系金属間化合物について、光電子分光と逆光電子分光を併用してその占有・非占有電子状態を共に測定し、この物質の電気伝導機構に関わるフェルミ準位近傍の電子状態と熱電特性の関係を実験的に明らかにすることである。これにより、この合金系が示す特異な電気伝導現象の発現機構を解明し、熱電特性向上のための新しい指針を確立する。
本研究では、ホイスラー型Fe_2VAlとこれよりAl組成あるいはV組成をずらした(Fe_<2/3>V_<1/3>)_<100-y>Al_yFe_<2-x>V_<1+x>Alおよび第4元素を添加したFe_2VAl_<1-z>Si_zについて電子構造を調べた。その結果、擬ギャップの存在と擬ギャップとフェルミ準位の位置関係がこの合金系の熱起電力の大きさと符号に関与していることを実験的に初めて示した。フェルミ準位近傍の電子構造の変化は、(Fe_<2/3>V_<1/3>)_<100-y>Al_yFe_<2-x>V_<1+x>AlとFe_2VAl_<1-z>Si_zでは擬ギャップをもつ半金属的電子構造から予測される剛体バンドモデルで説明できるが、Fe_<2-x>V_<1+x>Alの変化は剛体バンドモデルでは説明できない。この相違は、価電子としてsp電子をもつAlやSiと異なり、FeおよびVがフェルミ準位近傍に5電子状態を持つことに起因し、一方、これはこの合金系で遷移金属組成を変化させた際に見られる電気抵抗増大の因であると考えられる。したがって、ホイスラー型Fe_2VAl系金属間化合物では、僅かな組成制御によるフェルミ準位制御でp型あるいはn型の大きな熱電能を得ることができるが、熱電特性向上にはフェルミ準位近傍のd電子状態の制御が重要であり、第4元素の添加による電子構造制御およびミクロな構造制御による熱伝導度制御が有効と考えられる。

報告書

(3件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (10件)

  • [文献書誌] K.Soda et al.: "High-resolution photoelectron spectroscopy of Heasler-type Fe_2VAl alloy"J.Synchrotron Rad.. 9. 233-236 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda et al.: "Magnetic circular dichroism at transition metal L_<2,3> edges in DO_3-type (Fe_<1-x>Mn_x)_3Al alloys"J.Synchrotron Rad.. 8. 455-456 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Yoshimoto et al.: "Magnetic circular dichroism at transition metal L_<2,3> edges in DO_3-type (Fe_<1-x>Mn_x)_3Al alloys"J.Synchrotron Rad.. 8. 457-459 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Saitoh et al.: "Soft X-ray beamline for spectroscopy of solids at Spring-8"Nucl.Instrum. Methods A. 467-468. 553-556 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda et al.: "High-resolution photoelectron spectroscopy of Heusler-type Fe_2VAl alloy"J.Synchrotron Rad.. 9. 233-236 (2002)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda et al.: "Magnetic circular dichroism at transition metal L_<2,3> edges in D0_3-type(Fe_<1-x>Mn_x)_3Al alloys"J.Synchrotron Rad.. 8. 455-456 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] O.Yoshimoto et al.: "Magnetic circular dichroism at transition metal L_<2,3> edges in D0_3-type(Fe_<1-x>V_x)_3Al alloys"J.Synchrotron Rad.. 8. 457-459 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Saitoh et al.: "Soft X-ray beamline for spectroscopy of solids at SPring-8"Nucl.Instrum.Methods. A467-A468. 553-556 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Soda et al.: "High-resolution Photoelectron Spectroscopy of Heusler-type Fe_2 VAl Alloy"J. Synchrotron Rad.. 9. 233-236 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] O.Yoshimoto, K.Kato, K.Soda 他: "Magnetic Circular Drchroism at Transition Metal L_<2,3> Edges in DO_3-type (Fe_<1-x>Vx)_3Al"J.Synchrotron Rad.. 8. 457-459 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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