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新奇な熱電材料設計:ナノサイズ格子の原子配置ランダム化による移動度向上機構の検討

研究課題

研究課題/領域番号 23560838
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関山口大学

研究代表者

赤井 光治  山口大学, 大学情報機構, 准教授 (20314825)

研究分担者 岸本 堅j (岸本 堅剛)  山口大学, 理工学研究科, 助教 (50234216)
研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード熱・エネルギー材料 / 熱電クラスレート半導体 / 熱電材料 / クラスレート半導体 / ランダムポテンシャル
研究概要

本研究では、ナノサイズのカゴ状構造を有するBa-Ga-Snクラスレート半導体において、ホスト格子を形成するIII族元素とIV族元素の配置がランダムであるにも関わらず熱電材料として高い可能性を有することに注目し、更にランダム性が増すような元素置換をすることで、熱電性能の向上を行う可能性について検討した。具体的にはゲスト原子のダブル置換およびホスト原子のダブル置換をそれぞれ行い、理論的に電子構造計算および計算されたバンド構造を用いた熱電性能解析を行った。また、実験的には、理論的に熱電性能の向上が期待される物質に対して、材料合成および熱電特性測定を行った。

報告書

(4件)
  • 2013 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2012 実施状況報告書
  • 2011 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (26件)

  • [雑誌論文] First-Principles Study of Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Ge-Doped Tin Clathrates2014

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Electr. Mater

      巻: 43

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] First-Principles Study of Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Ge-Doped Tin Clathrates2014

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, T. Koyanagi, Y. Kono, S. Yamamoto
    • 雑誌名

      J. Electr. Mater.

      巻: 43 ページ: 2081-2085

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ge substitution on carrier mobilities and thermelectric properties of sintered p-type BaSGe16+xSn30-x-yGey with the type-VIII clathrate structure2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kishimoto,H. Yamamoto,K. Akai,T. Koyanagi
    • 雑誌名

      J. Phys. D:Appl. Phys

      巻: 45

    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ge substitution on carrier mobilities and thermoelectric properties of sintered p-type Ba8Ga16+xSn30-x-yGey with the type-VIII clathrate structure2012

    • 著者名/発表者名
      K. Kishimoto
    • 雑誌名

      Journal of Physics D: Applied Physics

      巻: 45 号: 44 ページ: 445306-445306

    • DOI

      10.1088/0022-3727/45/44/445306

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 「イオンモデルによるSnクラスレート半導体BaSGa16Sn30におけるGa分布ゆらぎの解析」2014

    • 著者名/発表者名
      松本浩一,赤井光治,岸本堅j,栗巣普輝,小柳j,山本節夫
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集
    • 発表場所
      青山学院大学(相模原)
    • 年月日
      2014-03-19
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Study of Host-atoms Substitution Effects for Electronic Structure and Thermoelectric Properties on Sn-based Clathrates2013

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S. Yamamoto
    • 学会等名
      11th Europen Conf. on Thermoelectrics(ECT 2013)
    • 発表場所
      ESA/ESTEC,Noordwijk,Netherlands
    • 年月日
      2013-11-20
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Study of alloys effects for electronic structure on Sn-base Clathrates2013

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,K. Kishimoto,Y. Kono,S. Yamamoto and S. Shimamura
    • 学会等名
      Program & Abstracts of Sth ACCMS-VO PS-19
    • 発表場所
      Tohoku Univ.(Sendai)
    • 年月日
      2013-11-07
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「クラスレート半導体Ba-Ga-Snの電子構造に対するGe置換効果の計算」2013

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,岸本堅j1,河野欣,小柳j,山本節夫
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集
    • 発表場所
      神奈川工科大学(厚木)
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「熱電クラスレートBa_SM_<16>Ge_<30>(M = Al,Ga,In)のキャリア移動度」2013

    • 著者名/発表者名
      岸本堅j,小柳j,赤井光治
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会講演予稿集
    • 発表場所
      神奈川工科大学(厚木)
    • 年月日
      2013-03-27
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「タイプS構造を持つ4元系Snクラスレートにおける電子状態と熱電特性」2013

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,河野欣,岸本堅j
    • 学会等名
      第6S回年次大会日本物理学会講演概要集第4分冊
    • 発表場所
      広島大学(東広島)
    • 年月日
      2013-03-26
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] First-principles study of electronic structure and thermoelectric properties on Ge doped Tin clathrates2013

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S.Yamamoto
    • 学会等名
      32th international conference on thermoelectrics
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center,Kobe,Japan
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「Snクラスレートの熱電特性に対する原子置換の効果」2013

    • 著者名/発表者名
      赤井光治、岸本堅j、小柳j、河野欣、山本節夫
    • 学会等名
      第10回日本熱電学会学術講演会予稿集
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Snクラスレートの熱電特性に対する原子置換の効果2013

    • 著者名/発表者名
      赤井光治、岸本堅剛、小柳剛、河野欣、山本節夫
    • 学会等名
      第10回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      名古屋大学(名古屋市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] First-principles study of electronic structure and thermoelectric properties on Ge doped Tin clathrates2013

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, T. Koyanagi, Y. Kono, S. Yamamoto
    • 学会等名
      32th international conference on thermoelectrics
    • 発表場所
      Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート半導体Ba-Ga-Snの電子構造に対するGe置換効果の計算2013

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,岸本堅剛,河野欣,小柳剛,山本節夫
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学 (厚木市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱電クラスレートBa8M16Ge30 (M = Al, Ga, In)のキャリア移動度2013

    • 著者名/発表者名
      岸本堅剛,小柳剛,赤井光冶
    • 学会等名
      第60回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      神奈川工科大学 (厚木市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 「電子構造計算手法を用いたRb元素添加によるクラスレート半導体Ba-Ga-Snの構造制御の検討」2012

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,岸本堅j,小柳j,河野欣,山本節夫
    • 学会等名
      第59回応用物理学会関連連合講演会講演予稿集
    • 発表場所
      早稲田大学(東京)
    • 年月日
      2012-03-16
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] Study of Electronic strucutre and Thermoelectric Properties on Ba-Ga-Sn Clathrate2012

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,Y. Kono,K. Kishimoto,S. Yamamoto,S. Shimamura
    • 学会等名
      The seventh General Meeting of ACCMS-VO Program and Abstracts
    • 発表場所
      Tohoku Univ.,Sendai,Japna
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「ダブル置換型クラスレート半導体におけるマイナーキャリアのバンド構造制御による高性能化の検討」2012

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,河野欣,岸本堅j,小柳j、山本節夫
    • 学会等名
      第9回日本熱電学会学術講演会予稿週
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] 「III-IV族クラスレート半導体におけるIII族原子の分布ゆらぎに関する計算」2012

    • 著者名/発表者名
      松本浩一,赤井光治,岸本堅j,栗巣普輝,小柳j,山本節夫
    • 学会等名
      第9回日本熱電学会学術講演会予稿集
    • 発表場所
      東京工業大学(東京)
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] First-principle study of crystal structure for alkali metal doped Tin clathrate Ba-Ga-Sn2012

    • 著者名/発表者名
      K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S. Yamamoto
    • 学会等名
      31st Int. Conf. on Thermoelectrics Abstract Book
    • 発表場所
      Aalborg,Denmark
    • 関連する報告書
      2013 研究成果報告書
  • [学会発表] ダブル置換型クラスレート半導体におけるマイナーキャリアのバンド構造制御による高性能化の検討2012

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,河野欣, 岸本堅剛, 小柳剛、山本節夫
    • 学会等名
      第9回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] III-IV族クラスレート半導体におけるIII族原子の分布ゆらぎに関する計算2012

    • 著者名/発表者名
      松本浩一,赤井光治, 岸本堅剛, 栗巣普輝, 小柳剛, 山本節夫
    • 学会等名
      第9回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 (東京)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] irst-principle study of crystal structure for alkali metal doped Tin clathrate Ba-Ga-Sn2012

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, T. Koyanagi, Y. Kono, S. Yamamoto
    • 学会等名
      The 31st International and 10th European Conf. on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Aalborg, Denmark
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] tudy of Electronic strucutre and Thermoelectric Properties on Ba-Ga-Sn Clathrate2012

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, Y. Kono, K. Kishimoto, S. Yamamoto, S. Shimamura
    • 学会等名
      The seventh General Meeting of ACCMS-VO
    • 発表場所
      東北大学 (仙台市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] タイプ8構造を持つ4元系Snクラスレートにおける電子状態と熱電特性2012

    • 著者名/発表者名
      赤井光治,河野欣,岸本堅剛
    • 学会等名
      第68回年次大会(日本物理学会)
    • 発表場所
      広島大学 (東広島市)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 電子構造計算手法を用いたRb元素添加によるクラスレート半導体Ba-Ga-Snの構造制御の検討2012

    • 著者名/発表者名
      赤井光治
    • 学会等名
      第59回応用物理が回学会関連連合講演会
    • 発表場所
      早稲田大学, 東京
    • 関連する報告書
      2011 実施状況報告書
  • [学会発表] Study of alloys effects for electronic structure on Sn-base Clathrates

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, Y. Kono, S. Yamamoto and S. Shimamura
    • 学会等名
      8th ACCMS-VO
    • 発表場所
      Tohoku Univ., Sendai, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Study of Host-atoms Substitution Effects for Electronic Structure and Thermoelectric Properties on Sn-based Clathrates

    • 著者名/発表者名
      K. Akai, K. Kishimoto, T. Koyanagi, Y. Kono, S. Yamamoto
    • 学会等名
      11th Europen Conf. on Thermoelectrics
    • 発表場所
      ESA/ESTEC, Noordwijk, The Netherlands
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオンモデルによるS n クラスレート半導体Ba8Ga16Sn30におけるGa分布ゆらぎの解析

    • 著者名/発表者名
      松本浩一,赤井光治,岸本堅剛,栗巣普輝,小柳剛,山本節夫
    • 学会等名
      第61 回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      青山学院大学(神奈川県相模原市)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2011-08-05   更新日: 2019-07-29  

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