| 研究課題/領域番号 |
18560014
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
応用物性・結晶工学
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
三村 功次郎 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (40305652)
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| 研究分担者 |
脇田 和樹 千葉工業大学, 工学部, 教授 (80201151)
田口 幸広 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (80236405)
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| 研究期間 (年度) |
2006 – 2007
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| 研究課題ステータス |
完了 (2007年度)
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| 配分額 *注記 |
2,840千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 240千円)
2007年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2006年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 熱電変換材料 / タリウム化合物 / 角度分解光電子分光 / インコメンシュレート超格子相 / ナノ空間変調構造 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、熱電変換材料候補である擬1次元化合物TlInSe_2が140℃以下で10^6μV/Kものゼーベック係数を示す要因とされているインコメンシュレート(IC)超格子相(ナノ空間変調構造)の存在を、電子状態の変調を感度良く検出できる角度分解光電子分光法により実験的に検証することである。IC相を検証し、ゼーベック係数増大の物理的起源を明確にすることで、更なる高効率熱電変換材料開発の指針を得ることを最終到達目標とし、以下のことを行った。
申請者の研究室に所有する装置を温度可変(高温対応型)角度分解光電子分光装置として確立するため、温度コントローラの整備ならびに真空紫外光源の配置変更を行った。さらに、試料角度の正確な制御を目的として、中空式回転導入器を導入した。本装置をTlInSe_2のエネルギーバンドを得るために使用し、フェルミ準位近傍のエネルギーバンドは放射光角度分解光電子分光実験から詳細に決定した。これらの実験から以下の成果を得た。
TlInSe_2のTl原子鎖に対して平行および垂直な方位で得られた両バンド構造には、相転移による対称性の変化を伴ったギャップ構造が観測された。さらに、ブリルアンゾーンのT点で価電子帯頂上を形成するバンドの詳細な解析から、50KにおいてTlInSe_2がIC相からコメンシュレート相へと更なる転移を起こしていることを明らかにした。このバンドは50Kから280Kへの温度上昇で430meV高結合エネルギー側へシフトする。このシフト量から400K(〜140℃)におけるTlInSe_2のゼーベック係数を評価したところ2×10^3μV/Kとなり、熱電能の実験から評価された10^6μV/Kまで到達しないことが分かった。このことは、TlInSe_2における熱電能は単に価電子帯頂上による電子的な効果だけでなく、相転移による電荷変調の効果、つまりIC相が大きな影響を与えているものと考えられる。
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