| 研究課題/領域番号 |
21K18609
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分13:物性物理学およびその関連分野
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| 研究機関 | 豊田工業大学 |
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研究代表者 |
松波 雅治 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30415301)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 重い電子系 / 熱電材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では重い電子系の特性を活かした革新的熱電デバイスの創製に挑戦する．重い電子系は，高い熱電出力因子が得られるにも関わらず，熱伝導度の低減が困難なために熱電材料としての実用化は進んでいない．この現状に対する逆転の発想として，本研究では，熱伝導度が影響しない，あるいはむしろ高い熱伝導度が必要な熱電デバイスである「①熱電池」と「②能動冷却素子」に注目し，これらに重い電子系を適用する．重い電子系の熱電特性を最適化することにより，既存の材料を凌駕する性能を有する熱電デバイスを開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究は重い電子系の特性を活かした革新的熱電デバイスの創製に挑戦したものである．特にその候補物質としてYbB6を取り上げ，単結晶試料においてYbとBを化学量論比から僅かにずらすことで極性を制御し，その際の熱電性能の変化を追跡した．結果としてn型の組成において極めて大きなゼーベック係数を観測し，その出力因子は実用化されている熱電材料Bi-Te系の値に匹敵することがわかった．以上の成果はこの材料をベースとした次世代熱電デバイスの応用に向けて重要な知見を与えるものである．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
重い電子系は高い熱電出力因子が得られるにも拘わらず熱伝導度の低減が困難なために熱電材料としての実用化は進んでいない．本研究はこれに対する逆転の発想として熱伝導度が影響しない熱電デバイスに重い電子系の熱電特性を最適化することにより新しい熱電デバイスの創製を目指したものである．本研究で作製した単結晶試料は既存の材料に匹敵する熱電性能を示しており，この方向性で研究がさらに発展すれば革新的な熱電デバイスの開発につながることが期待できる．
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