| 研究課題/領域番号 |
18K04791
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 地方独立行政法人大阪産業技術研究所 |
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研究代表者 |
谷 淳一 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究室長 (20416324)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 熱電変換材料 / 放電プラズマ焼結 / スパッタリング / 輸送特性 / 微細組織制御 / 合成 / 薄膜 / ジントル相 / 結晶・組織制御 / Zintl相 / 粉末冶金 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では、層状構造を有するII-V族半導体のZintl相Mg3(Sb,Bi)2に着目した。液体封止剤を用いた合成手法、放電プラズマ焼結法による1段階合成同時焼結法を開発し、マグネトロンスパッタ法によるMg3Sb2多結晶薄膜の作製に成功した。バルク材料では、酸化物還元法と放電プラズマ焼結法を組み合わせることで、Y、Sc、Laなどの希土類元素のドーピングを行い、熱電特性の向上を図ることができた。薄膜材料では、Mg3Sb2の構造はアモルファス、立方晶、六方晶の３つ状態が存在し、その微細組織や熱電特性はターゲットのMg/Sb組成や基板温度などの成膜条件によって大きく影響を受けた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、地球環境問題やエネルギー問題が深刻化しており、廃熱を電力に変換できる熱電発電の実用化に期待が集まっている。本研究では、原料が安価で豊富に存在する、地球環境にも優しい熱電材料として世界的に注目されているMg系熱電材料に着目し、Mg3(Sb,Bi)2の新規な合成プロセスの開発を行うとともに、希土類元素のドーピング、大面積化が可能なマグネトロンスパッタ法によるMg3Sb2薄膜の作製などに成功した。高性能Mg系熱電素子の実用化のための要素技術に関して重要な知見を得ることができ、太陽電池、赤外線センサーなどのエネルギーデバイスへの将来展開も期待できる。
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