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構造欠陥制御によるホイスラー型熱電変換材料薄膜の低熱伝導率化と高熱電性能の実証

研究課題

研究課題/領域番号 18K13789
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分21050:電気電子材料工学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

山田 晋也  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (30725049)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワードホイスラー合金 / 熱電変換材料 / 薄膜 / 熱伝導率
研究成果の概要

近年,低環境負荷の新しい熱電変換材料としてFe系フルホイスラー合金(Fe2VAl, Fe2TiSi等)が注目され始めているが,その作製の難しさから信頼性の高い薄膜作製技術開発や物性評価が十分に行われてこなかった,本研究は,Fe系フルホイスラー合金薄膜の作製技術を確立し,バンド構造由来の電気・熱電物性の制御を実証した.また,結晶規則度制御で熱伝導率を制御できる新たな可能性を見出した.Fe系フルホイスラー合金の熱電応用への可能性を広げ,薄膜熱電変換素子の実現に向けた指針を示すものである.

研究成果の学術的意義や社会的意義

Fe系フルホイスラー合金は,低環境負荷で高い熱電性能が期待されている一方,その作製の難しさから,信頼性の高い薄膜作製技術の開発や物性評価が十分に行われてこなかった.本研究は,Fe系フルホイスラー合金薄膜の作製技術の確立,電気・熱電特性の制御を実証した点に加えて,これまで議論されてこなかった熱電物性を制御する新たな手法を提言した.低環境負荷の新しい熱電変換材料の薄膜の高性能化の指針を提示した点に,産業,学術面の両方で大変意義のある研究であるといえる.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件)

  • [国際共同研究] ヨーク大学(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of single-phase full-Heusler alloy Fe2TiSi films with D03-type disordering2020

    • 著者名/発表者名
      Shimanuki Y.、Kudo K.、Ishibe T.、Masago A.、Yamada S.、Nakamura Y.、Hamaya K.
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 127 号: 5 ページ: 055106-055106

    • DOI

      10.1063/1.5141949

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Significant reduction in the thermal conductivity of Si-substituted Fe2VAl epilayers2019

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, J. Chikada, Y. Shimanuki, T. Ishibe, S. Abo, H. Miyazaki, Y. Nishino, Y. Nakamura, K. Hamaya
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 99 号: 5 ページ: 054201-054201

    • DOI

      10.1103/physrevb.99.054201

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct observation of pseudo-gap electronic structure in the Heusler-type Fe2VAl thin film2019

    • 著者名/発表者名
      H. Miyazaki, S. Tateishi, M. Matsunami, K. Soda, S. Yamada, K. Hamaya, Y. Nishino
    • 雑誌名

      Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena

      巻: 232 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1016/j.elspec.2018.12.003

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 熱電ホイスラー合金Fe2TiSiエピタキシャル薄膜の電気・熱電特性2020

    • 著者名/発表者名
      工藤 康平、嶋貫 雄太、石部 貴史、 真砂 啓、 山田 晋也、中村 芳明、 浜屋 宏平
    • 学会等名
      第166回日本金属学会春季講演大会東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 熱電材料Fe2TiSiエピタキシャル薄膜の低温MBE成長2019

    • 著者名/発表者名
      嶋貫雄太, 工藤康平, 山田晋也, 石部貴史, 中村芳明, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演大会、北海道大学 札幌キャンパス
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Si置換したFe2VAlエピタキシャル薄膜の熱伝導率2019

    • 著者名/発表者名
      工藤康平, 山田晋也, 近田尋一朗, 嶋貫雄太, 石部貴史, 阿保智, 宮崎秀俊, 西野洋一, 中村芳明, 浜屋宏平
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演大会、東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electrical and thermoelectric properties of single-crystalline Fe2VAl films2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kudo, S. Yamada, R. Okuhata, J. Chikada, Y. Shimanuki, Y. Nakamura,and K. Hamaya
    • 学会等名
      第2回フォノンエンジニアリング研究グループ研究会、KKRホテル熱海
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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