| 研究課題/領域番号 |
21K18831
|
|---|
| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
寺西 亮 九州大学, 工学研究院, 教授 (70415941)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 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)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
|
|---|
| キーワード | 発電材料 / 熱電 / 起電力 / 等温発電 / 薄膜 / シリコンクラスレート / 組成傾斜 / 熱処理 / 拡散 / 熱発電 / 薄膜化 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、Ba8Si46のSiサイトの一部をAuで置換して、結晶内でAu組成を傾斜化することによるn型-真性-p型の連続的形成を行う。これまで、機能発動に必要な組成の傾斜化に数cm長まで結晶を育成する必要があった。加えて、得られる起電力が小さいことも実用化への課題のひとつとなっている。
本研究では、薄膜プロセスを利用して発電に寄与するn型-真性-p型の極微小領域を作製することによる、素子の小型化を試みる。薄膜化が実現できれば、薄膜を積層することによる起電力の増大への展開に期待でき、積層化が実現すると小型のローカル電源に展開できる。
|
| 研究成果の概要 |
本研究では、温度差を与えなくても発電することが報告されているBa8AuxSi46-xの薄膜化に挑戦した。１年目においては、Ba8Au4Si42基材上にAuをスパッタリングしたのち800℃程度で熱処理を施すことで550℃の等温下で約1.5 mVの起電力を示す材料の作製に成功した。
2年目は、パルスレーザー蒸着法を利用してSrTiO3基板上にBa8Au4Si42の薄膜を作製することを試みた。前年度の知見により、本組成の薄膜を作製できればその層上に1年目と同条件を施すことでAuを組成傾斜できる見通しにあるためである。成膜ガス雰囲気および温度条件を検討した結果、Ba8Au4Si42の生成が認められた。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱電発電は、熱を電気に変換できることから未利用の排熱を回収する技術として期待されている。これまではゼーベック効果に基づいた発電原理で材料に温度差を与える必要があったが、2014年にNarrow Band Gap(NBG)効果の新原理に基づく材料が報告された。温度差が不要で熱源があれば発電するのが特長である。本効果を示す材料は数cm程度まで大きくする必要があり小型化が困難とされてきていることから、現在は応用展開が進んでいない。
本研究ではこの材料の薄膜化に挑戦する。この研究が達成されれば新しい発電原理の起源に関する学理の構築に貢献できるほか、工学的には電力供給不要なワイヤレス電源開発の一助となる。
|
