| 研究課題/領域番号 |
20K15021
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 北陸先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
宮田 全展 北陸先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 講師 (60815736)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | フォノン輸送 / 非調和性 / リン化物 / 実験 / 第一原理計算 / 非調和 / 格子熱伝導率 / 熱電変換 / フォノン輸送現象 / 単結晶 / 熱伝導率 / フォノン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，リン化物Ag3P6Si3Sn2中のAg-Pクラスター構造が及ぼすフォノン輸送のメカニズムを，実験と理論の両アプローチから明らかにし，環境調和型高性能リン化物熱電材料の開発を行う．
実験では，Pを過剰に導入することで，Ag-Pクラスター構造を変えたAg3P6+xSi3Sn2の単結晶試料を合成し，結晶構造解析・電子物性・熱伝導率を測定する．
理論では，Ag3P6+xSi3Sn2の結晶構造のモデリングおよび構造安定性の解析を行い，それらの構造に対してフォノン輸送係数を計算する．
これら実験・理論の比較検討により，クラスター構造制御による新しい格子熱伝導率制御の材料設計指針を確立する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，Ag3P6Si3Sn2等のAg(銀)-P(リン)化物のフォノン輸送メカニズムを，実験と理論計算を協奏的に駆使することで詳細に明らかにし，低い格子熱伝導率の材料設計指針の確立を目指した．
Ag-P化物 Ag3P6Si3Sn2, Ag3SnP7, AgP2は，いずれも，結晶中のAg原子が大きなフォノンの非調和性を示すことで，強いフォノン-フォノン散乱を引き起こし，室温で極めて低い格子熱伝導率を示すことを，実験と理論の両面から明らかにした．
本研究成果により，熱電変換のみならずフォノンエンジニアリングの観点から，Ag-P化物という新たな候補物質群の提案に成功した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究成果は，低い格子熱伝導率を示すAg-P化物のフォノン輸送メカニズムを，実験及び高次の非調和フォノンの寄与を考慮した理論計算の協奏的アプローチにより明らかにしたものであり，Ag-P化物以外にも適用範囲を広がられる可能性を秘めた学術的意義の高い成果である．
また，熱電変換材料やフォノンエンジニアリングの観点においても，重要な成果であり，昨今の社会情勢において重要な役割を担う再生可能エネルギーの分野の発展の一助につながり，社会的にも大きな意義を持つ．
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