欠陥・組成制御した環境共生型マグネシウム系熱電材料の高性能化

• 研究課題/領域番号: 21560732
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 磯田 幸宏 独立行政法人物質・材料研究機構, 電池材料ユニット, 主任研究員 (80354140)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2009年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: Mg2SiSn / 格子欠損 / 格子間原子 / 熱電特性 / 伝導型制御 / キャリア濃度 / Mg_2SiSn / 熱電変換 / 置換型欠陥 / 粒界効果 / 伝導機構 / 熱起電力 / 液-固相反応合成法 / 輸送特性 / 伝導型 / ゼーベック係数

研究概要

ショットキー欠陥またはフレンケル欠陥をMg_2SiSn系熱電半導体に導入すると、欠陥によって伝導型が変化した。その原因はMg原子サイトの格子欠損によるショットキー欠陥によって正孔が、また格子間原子としてのフレンケル欠陥では電子が生成されるためである。粒界欠陥では電子のトラップ準位が形成され、電子濃度が著しく減.するために正孔が支配的となり、p型伝導となる。これらの欠陥制御によるキャリア濃度制御は可能であることがわかった。欠陥制御と組成制御によってp型Mg_2SiSnの性能は約3倍向上した。

研究成果

• [雑誌論文] 廃熱発電を行う粒子の簡便な製造法の開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏
  • 雑誌名: OHM 巻: 99 ページ: 8-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mg_2(SiSn)熱電半導体の熱電性能向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏
  • 雑誌名: 日本熱電学会誌 巻: 8 ページ: 7-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties and conduction mechanism of conductive polythiophenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Shinohara, Y. Isoda, K. Hiraishi, A. Masuhara and H. Oikawa
  • 雑誌名: International Journal of Materials and Product Technology 巻: 42 ページ: 66-73
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties and conduction mechanism of conductive polythiophenes (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Shinohara; Yukihiro Isoda; Kentaro Hiraishi; Akito
  • 雑誌名: rnational Journal of Materials and Product Technol 巻: 42 号: 1/2 ページ: 66-73
  • DOI: 10.1504/ijmpt.2011.044915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Performance of p-type Mg_2Si_<0.25> Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Isoda, S. Tada, H. Fujyu, T. Nagai and Y. Shinohara
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 51 ページ: 868-871
  • NAID: 10026267357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Properties of p-type Mg_2Si_<0.25> Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Isoda, S. Tada, H. Fujyu, T. Nagai and Y. Shinohara
  • 雑誌名: JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS 巻: 39 ページ: 531-1535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Properties and Conduction Mechanism of Conductive Polymer (2010)
  • 著者名/発表者名: 篠原嘉一、磯田幸宏
  • 雑誌名: 傾斜機能材料論文集 巻: 24 ページ: 130-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Performance of p-type Mg2Si0.25Sn0.75 with Li and Ag double-doping (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.ISODA, T.TADA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 51 ページ: 868-871
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Properties for p-type Mg_<1.98>Si_<0.25>Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.ISODA, T.TADA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 雑誌名: JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS 巻: 39 ページ: 1531-1535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Properties and Conduction Mechanism of Conductive Polymers (2010)
  • 著者名/発表者名: 篠原嘉一、磯田幸宏
  • 雑誌名: 傾斜機能材料論文集 巻: 24 ページ: 130-133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Aluminum and Copper Addition to the Thermoelectric Properties of FeSi2 Sintered in the Atmospere (2009)
  • 著者名/発表者名: N. Niizeki, M. Kato, Y. Isoda, H. Kohri and I. Shiota
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 50 ページ: 1586-1591
  • 査読あり
• [学会発表] Thermoelectric properties of Mg_2Si_<0.5> Sn_<0.5> with doped Sb or Bi (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Isoda
  • 学会等名: The 2nd Sino-Japan Energy Materials and Devices Joimt Workshop
  • 発表場所: University of Electronic Science & Technology of China
  • 年月日: 2011-12-24
• [学会発表] Thermoelectric properties of Mg_2Si_<0.5>Sn_<0.5> with doped Sb or Bi (2011)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏
  • 学会等名: The 2nd Sino-Japan Energy Materials and Devices Joimt Workshop
  • 発表場所: University of Electronic Science & Technology of(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-24
• [学会発表] Investigation of the Synthetic Method for Directly Produced Mg_2Si Powder (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Isoda, S. Tada, N. Shiota and Y. Shinohara
  • 学会等名: MRS-J 2011
  • 発表場所: 万国橋会議センター(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Synthesis and thermoelectric properties of Chalcopyrite-based alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Tsujii, T. Mori, H. Mamiya, Y. Isoda
  • 学会等名: MRS-J 2011
  • 発表場所: 万国橋会議センター(横浜市)
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Investigation of the Synthetic Method for Directly Produced Mg_2Si Powder (2011)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏、多田智紀、塩田直樹、篠原嘉一
  • 学会等名: MRS-J 2011
  • 発表場所: 万国橋会議センター,横浜市
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Bi_2Te_3 Nanowire-array Based Practical Thermoelectric Devices ; Preliminary Results and Progress (2011)
  • 著者名/発表者名: Biswapriya Deb, Y.Shinohara, Y.Isoda, O.Caballero, M.M.
  • 学会等名: MRS-J 2011
  • 発表場所: 万国橋会議センター,横浜市
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Synthesis and thermoelectric properties of Chalcopyrite-based alloys (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Tsujii, T.Mori, H.Mamiya, Y.Isoda
  • 学会等名: MRS-J 2011
  • 発表場所: 万国橋会議センター,横浜市
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] HEAT TREATMENT EFFECTS ON ELECTROCHEMICALLY GROWN BI2TE3 THIN FILMS FOR THERMOELECTRIC APPLICATIONS (2011)
  • 著者名/発表者名: Biswapriya Deb, Y. Shinohara, Y. Isoda, O. Caballero, M. M. Gonzalez
  • 学会等名: 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ECO-MATERIALS(ICEM-10)
  • 発表場所: 上海交通大学(Shanghai, China)
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] HEAT TREATMENT EFFECTS ON ELECTROCHEMICALLY GROWN BI_2TE_3 THIN FILMS FOR THERMOELECTRIC APPLICATIONS (2011)
  • 著者名/発表者名: Biswapriya Deb, Y.Shinohara, Y.Isoda, O.Caballero, M.M.
  • 学会等名: 10TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON ECO-MATERIALS (ICEM-10)
  • 発表場所: 上海交通大学, Shanghai, China
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Mg_2Si_<0.25> Sn_<0.75>組成における伝導型転移と熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏,北川裕之,多田智紀,藤生博文,篠原嘉一
  • 学会等名: 日本金属学会講演会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター(宜野湾市)
  • 年月日: 2011-11-08
• [学会発表] Thermoelectric properties of carrier-doped chalcopyrite CuFeS_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Tsujii, T. Mori, H. Mamiya, Y. Isoda
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会講演会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター(吹田市)
  • 年月日: 2011-10-27
• [学会発表] Thermoelectric properties of carrier-doped chalcopyrite CuFeS_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Tsujii, T.Mori, H.Mamiya, Y.Isoda
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会
  • 発表場所: 大阪大学コンベンションセンター,吹田市
  • 年月日: 2011-10-27
• [学会発表] 環境に優しい鉄ケイ化物熱電素子の開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会講演会
  • 発表場所: 工学院大学(東京)
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] 環境に優しい鉄ケイ化物熱電素子の開発と応用 (2011)
  • 著者名/発表者名: 磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会
  • 発表場所: 工学院大学,東京(招待講演)
  • 年月日: 2011-10-19
• [学会発表] AgとLi二重添加Mg_2Si_<1-x> Sn_xにおける熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田智紀,磯田幸宏,藤生博文,熊谷俊司,篠原嘉一
  • 学会等名: 日本熱電学会講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] マグネシウムシリサイドの熱電特性に及ぼす結晶性の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋良幸,國政惠美,石田大輔,鵜殿治彦,上田聖,磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] 真空及び不活性ガスを用いないMg2Si結晶の融液合成と熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鵜殿治彦,高橋良幸,國政惠美,石田大輔,上田聖,磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会講演会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] AgとLi二重添加Mg_2Si_<1-x>Sn_xにおける熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 多田智紀、磯田幸宏、藤生博文、熊谷俊司、篠原嘉一
  • 学会等名: 日本熱電学会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] マグネシウムシリサイドの熱電特性に及ぼす結晶性の影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 高橋良幸、國政恵美、石田大輔、鵜殿治彦、上田聖、磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] 真空及び不活性ガスを用いないMg_2Si結晶の融液合成と熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鵜殿治彦、高橋良幸、國政恵美、石田大輔、上田聖、磯田幸宏
  • 学会等名: 日本熱電学会
  • 発表場所: 北海道大学,札幌
  • 年月日: 2011-08-08
• [学会発表] The Effect of Bi doping on Power Generation Characteristics of Mg_2Si_<0.5> Sn_<0.5> (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. ISODA, S. TADA, H. Fujyu, T. NAGAI, Y. SHINOHARA
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市開港記念館(横浜市)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] The Effect of Bi doping on Power Generation Characteristics of Mg2Si0.5Sn0.5 (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.ISODA, T.TADA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 学会等名: 第20回日本MRS学術シンポジウム
  • 発表場所: 横浜市開港記念館(神奈川県)
  • 年月日: 2010-12-21
• [学会発表] MgSi_2の結晶性と熱伝導率 (2010)
  • 著者名/発表者名: 國政惠美,高橋良幸,八島健一,磯田幸宏,鵜殿治彦
  • 学会等名: 平成22年度電気学会東京支部研究発表会
  • 発表場所: 日立シビックセンター(日立市)
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] MgSi_2の結晶性と熱電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 高橋良幸,八島健一,國政惠美,磯田幸宏,鵜殿治彦
  • 学会等名: 平成22年度電気学会東京支部研究発表会
  • 発表場所: 日立シビックセンター(日立市)
  • 年月日: 2010-11-23
• [学会発表] Thermoelectric performance of Mg_2SiSn doped with Bi, Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides (2010)
  • 著者名/発表者名: S. TADA, Y. ISODA, H. Fujyu, T. NAGAI, Y. SHINOHARA
  • 学会等名: つくばイノベーション
  • 発表場所: エポカルつくば(つくば市)
  • 年月日: 2010-07-25
• [学会発表] Thermoelectric performance of Mg2SiSn doped with Bi (2010)
  • 著者名/発表者名: T.TADA, Y.ISODA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducthing Silicides 2010(応用物理学会)
  • 発表場所: エポカルつくば(茨城県)
  • 年月日: 2010-07-25
• [学会発表] 低中温排熱の有効利用を可能にする熱電エネルギー変換材料研究/低中温排熱の有効利用を可能にする熱電エネルギー変換材料研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 篠原嘉一、磯田幸宏
  • 学会等名: TXテクノロジー・ショーケース
  • 発表場所: 筑波大学(つくば市)
• [学会発表] Thermoelectric Performance of p-type Mg_<1.98> Si_<0.25> Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. ISODA, S. TADA, H. Fujyu, T. NAGAI, Y. SHINOHARA
  • 学会等名: The 9^<th> International Conference on ECOMATERIALS
  • 発表場所: Keihanna Plaza(Kyoto)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Thermoelectric Performance of p-type Mg_<1.98>Si_<0.25>Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.ISODA, T.TADA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 学会等名: 9^<th> International Conference on ECOMATERIALS
  • 発表場所: Keihanna Plaza (Kyoto)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] AgとLiをダブルドープしたMg_2SiSn系熱電材料の出力特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 多田智紀、磯田幸宏、藤生博文、永井貴寛、篠原嘉一
  • 学会等名: 第6回日本熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 東北大学(仙台市)
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] Thermoelectric Properties for p-type Mg_<1.98> Si_<0.25> Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. ISODA, S. TADA, H. Fujyu, T. NAGAI, Y. SHINOHARA
  • 学会等名: 28^<th> International Conference Thermoelectrics
  • 発表場所: Freiburg Concert Hall(Germany)
  • 年月日: 2009-07-27
• [学会発表] Thermoelectric Properties for p-type Mg_<1.98>Si_<0.25>Sn_<0.75> with Li and Ag double-doping (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.ISODA, T.TADA, H.Fujyu, T.NAGAI, Y.SHINOHARA
  • 学会等名: 28^<th> International Conference Thermoelectrics
  • 発表場所: Freiburg Concert Hall (Germany)
  • 年月日: 2009-07-27
• [産業財産権] 無機化合物粒子およびその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 磯田幸宏,塩田直樹
  • 権利者名: (独)物質・材料研究機構,(株)ミツバ
  • 出願年月日: 2012-03-23
  • 外国
• [産業財産権] 無機化合物粒子およびその製造方法 (2012)
  • 発明者名: 磯田幸宏、塩田直樹
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 出願年月日: 2012-03-23
  • 外国
• [産業財産権] 無機化合物粒子およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 磯田幸宏,塩田直樹
  • 権利者名: (独)物質・材料研究機構,(株)ミツバ
  • 産業財産権番号: 2011-068559
  • 出願年月日: 2011-03-25
• [産業財産権] 無機化合物粒子およびその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 磯田幸宏、塩田直樹
  • 権利者名: 物質・材料研究機構
  • 産業財産権番号: 2011-068559
  • 出願年月日: 2011-03-25