| 研究課題/領域番号 |
14205095
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
梶谷 剛 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80134039)
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| 研究分担者 |
宮崎 譲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40261606)
小野 泰弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30211832)
後藤 孝 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60125549)
社本 真一 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90235698)
渡辺 龍三 東北大学, 教育情報学研究部, 教授 (20005341)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
46,410千円 (直接経費: 35,700千円、間接経費: 10,710千円)
2005年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2004年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2003年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2002年度: 30,550千円 (直接経費: 23,500千円、間接経費: 7,050千円)
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| キーワード | 熱電半導体 / Seebeck係数 / 熱電変換 / PLD法 / 電子顕微鏡 / 非整合周期 / CDW転移 / イオン交換法 / Seebeck効果 / Co酸化物熱電半導体 / レーザーアブレーション法 / 薄膜 / コンビナトリアル法 / ゼーベック係数 / 複合結晶 / 冷中性子散乱 / フォノン状態密度 / Na-Co-O系熱電半導体 / Ca-Co-O系熱電半導体 / 高次元構造解析 / 中性子回析測定 / Na-Co-O熱電半導体 / Ca-Co-O熱電半導体 / 最適組成 / 精密構造解析 / 性能指数 / 電気抵抗率 |
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| 研究概要 |
□平成14年度に本補助金により導入したパルスレーザー蒸着装置(PLD)が順調に稼働し、次の研究成果を得た。
1.La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3とLa_<0.4>Sr_<0.6>CoO_3およびSrTiO_3のPLD法による成膜に成功した。厚さ5nmから100nmまでの平滑で基板に平行に伝導面のある試料が得られた。
2.PLDチェンバー内のガス圧と蒸着基板の温度を最適化し、基板とターゲット間に機械的遮蔽物を置くことにより、表面荒さ、RMS、が0.5nmの非常に滑らかな酸化物半導体膜も作成に成功している。
3.平滑なヘテロ構造の多層酸化物膜を作成し、Shottkyバリア高さの測定を行った所、La_<0.7>Ca_<0.3>MnO_3とLa_<0.4>Sr_<0.6>CoO_3の系で0.6Vの値を得た。これは熱電子放射型の熱電デバイスを作成する系とすると、バリア高さが高すぎる。
□バルク試料についての研究では次の成果を得た。
1.コバルト系熱電半導体Ca349単結晶薄片をフラックス法で多数作成し、これを鋳型に方位を揃えて丁寧に敷き並べ、スパークプラズマ法で焼結ししてブロック試料を作成した所、バルク試料としては世界で初めて1000Kにて無次元化性能指数ZT=0.4を実現することに成功した。
2.非整合周期を持ったビスマスロジューム(Rh)酸化物系とビスマスコバルト酸化物系について研究し、次の成果を得た。ロジュームはコバルトとほぼ同じ化学的性質を有する。
(1)Bi-(Sr,Ba)-Rh-O系熱電半導体の化学組成をEMPAと電子顕微鏡を利用して決定し、4〜5次元の結晶構造モデルを得た。
(2)Bi-(Sr,Ca)-Co-O系熱電半導体の化学組成をEPMAと電子顕微鏡を利用して決定し、4〜5次元の結晶構造モデルを得た。
(3)γ-Na0.7CoO2を出発原料として、イオン交換法によりNaをBa,CaないしSrと置換した試料の熱電特性と結晶構造解析を行った所、これらの系の大部分が非整合周期をもったCDW相であることが分かった。このCDW相の構造解析も電子顕微鏡観察と粉末X線回折強度解析を利用して実施している。
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