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トポロジカル絶縁体中転位を利用した新規高性能熱電変換材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14371
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 金属物性・材料
研究機関東京大学

研究代表者

枝川 圭一  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20223654)

連携研究者 徳本 有紀  東京大学, 生産技術研究所, 講師 (20546866)
上村 祥史  東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40291314)
研究協力者 濱崎 拡  東京大学, 大学院工学系研究科, 大学院生
服部 裕也  東京大学, 大学院工学系研究科, 大学院生
上山 僚介  東京大学, 大学院工学系研究科, 大学院生
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードトポロジカル絶縁体 / 転位 / 熱電変換材料 / 狭ギャップ半導体
研究成果の概要

Bi-Sb単結晶を作製し、転位伝導発現の条件を満たすバーガース・ベクトルを持つ転位を塑性変形により高密度に導入した。電気抵抗測定の結果、転位の長手成分に沿って電気抵抗率の低下が観測された。電気抵抗率と導入した転位密度の関係から、この電気抵抗率の低下は転位伝導に起因するものと考えられると結論付けた。転位を導入した試料では熱伝導率のうち主にフォノン成分が減少し、これにより熱電変換性能指数が向上することがわかった。
また、Bi-Sbよりもバンドギャップが一桁大きいトポロジカル絶縁体であるPb-(Bi,Sb)-Teついて、Bi,Sb組成比を調整することによりバルク絶縁性を向上させることに成功した。

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Peierls stresses estimated via the Peierls-Nabarro model using ab-initio γ -surface and their comparison with experiments2018

    • 著者名/発表者名
      Kamimura Y.、Edagawa K.、Iskandarov A.M.、Osawa M.、Umeno Y.、Takeuchi S.
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 148 ページ: 355-362

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2018.02.009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Optimizing composition of Pb(Bi1-xSbx)(2)Te-4 topological insulator to achieve a bulk-sulating state2017

    • 著者名/発表者名
      Yuya Hattori, Yuki Tokumoto, and Keiichi Edagawa
    • 雑誌名

      Physical Review Materials

      巻: 1 号: 7 ページ: 074201-074201

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.1.074201

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Dislocation conduction in Bi-Sb topological insulators2017

    • 著者名/発表者名
      Hiromu Hamasaki, Yuki Tokumoto, and Keiichi Edagawa
    • 雑誌名

      APPLIED PHYSICS LETTERS

      巻: 110 号: 9 ページ: 092105-092105

    • DOI

      10.1063/1.4977839

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Pb(Bi,Sb)2Te4トポロジカル絶縁体のバルク絶縁性制御2018

    • 著者名/発表者名
      服部裕也, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 第73回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pb(Bi1-xSbx)2Te4 (0< x <1)トポロジカル絶縁体の熱電特性2018

    • 著者名/発表者名
      上山僚介, 服部裕也, 徳本有紀, 枝川圭一, 北原功一, 木村薫
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期(第162回)講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pb(Bi,Sb)2Te4トポロジカル絶縁体の熱電特性2017

    • 著者名/発表者名
      上山僚介, 服部裕也, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本金属学会2017年春期(第160回)講演大会
    • 発表場所
      首都大学東京 南大沢キャンパス
    • 年月日
      2017-09-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Pb(Bi,Sb)2Te4トポロジカル絶縁体の作製と電気伝導2017

    • 著者名/発表者名
      服部裕也, 上山僚介, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Bi-Sbトポロジカル絶縁体中転位の評価と電気伝導22017

    • 著者名/発表者名
      濱崎拡, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Bi-Sbトポロジカル絶縁体中転位の電気的性質2017

    • 著者名/発表者名
      濱崎拡, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Pb-(Bi,Sb)-(Te,Se)トポロジカル絶縁体の結晶作製と輸送特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      服部裕也, 上山僚介, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 2017年秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Bi-Sbトポロジカル絶縁体中転位の評価と電気伝導異方性2016

    • 著者名/発表者名
      濱崎拡, 大江杏奈, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Pb-(Bi,Sb)-Teトポロジカル絶縁体の結晶作製と評価2016

    • 著者名/発表者名
      服部裕也, 市川和樹, 徳本有紀, 枝川圭一
    • 学会等名
      日本物理学会 2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学 角間キャンパス
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 東京大学生産技術研究所 枝川研究室

    • URL

      http://www.edalabo.iis.u-tokyo.ac.jp

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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