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鉄を含む化合物半導体における高い熱電特性の機構解明

研究課題

研究課題/領域番号 24550168
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 機能物質化学
研究機関独立行政法人物質・材料研究機構

研究代表者

辻井 直人  独立行政法人物質・材料研究機構, 量子ビームユニット, 主幹研究員 (90354365)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014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)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード熱電材料 / カルコパイライト / 出力因子 / 磁性半導体 / 鉱物
研究成果の概要

本研究では、磁性半導体におけるキャリアと磁気モーメントの相互作用により、高い出力因子を持った熱電材料を創出できるのではないかとのアイデアに基づいて、カルコパイライト(CuFeS2)にキャリアドープを行った試料を作成し、様々な物性測定を行った。その結果、室温付近で1 mW/K2mを超える良好な出力因子を観測し、n型の熱電材料の候補であることを明らかにした。また、キャリアの有効質量が自由電子の4~6倍にも増大していることがわかり、磁性半導体における強い相互作用がゼーベック係数を増強していることが示唆される。また、放電プラズマ焼結法により、電気伝導性と高温安定性が同時に向上することがわかった。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Stability and Thermoelectric Property of Cu9Fe9S16: Sulfide Mineral as a Promising Thermoelectric Material2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii and Takao Mori
    • 雑誌名

      Materials Research Society Symposium Proceedings

      巻: 1680

    • DOI

      10.1557/opl.2014.744

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Phase Stability and Thermoelectric Properties of CuFeS2-based Magnetic Semiconductor2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Takao Mori, and Yukihiro Isoda
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 43 号: 6 ページ: 2371-2375

    • DOI

      10.1007/s11664-014-3072-y

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Low lattice-thermal conductivity in a cage-structured compound YbCu9Sn4 with divalent Yb ions2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 612 ページ: 170-175

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.05.090

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] キャリアドープしたCuFeS<sub>2 </sub>焼結体の作成と熱電特性2014

    • 著者名/発表者名
      辻井直人、森孝雄
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金

      巻: 61 号: 1 ページ: 18-27

    • DOI

      10.2497/jjspm.61.18

    • NAID

      130003393302

    • ISSN
      0532-8799, 1880-9014
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Possible Enhancement of Thermoelectric Properties by Use of a Magnetic Semiconductor: Carrier-Doped Chalcopyrite Cu1-xFe1+xS22013

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 42 号: 7 ページ: 1974-1977

    • DOI

      10.1007/s11664-013-2485-3

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Thermoelectric Power Factor in a Carrier-Doped Magnetic Semiconductor CuFeS22013

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Takao Mori
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 6 号: 4 ページ: 043001-043001

    • DOI

      10.7567/apex.6.043001

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ferromagnetic Ordering with Heavy Fermion Behavior in YbPdSi2013

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Hideaki Kitazawa
    • 雑誌名

      Solid State Communications

      巻: 159 ページ: 65-69

    • DOI

      10.1016/j.ssc.2013.01.025

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Mineral-based Magnetic Semiconductors: A new possible guideline for earth-abundant and environmentally-friendly thermoelectric materials2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii
    • 学会等名
      2014 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston
    • 年月日
      2014-11-30 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉱物カルコパイライトおよび関連化合物の熱電物性2014

    • 著者名/発表者名
      辻井直人、森孝雄
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-10-29 – 2014-10-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of CuFeS2 and Cu9Fe9S16 based Alloys2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Takao Mori, Yukihiro Isoda
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Nashville, TN, USA
    • 年月日
      2014-07-06 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of an Environmental-Friendly Mineral Mooihoekite Cu9Fe9S162014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii
    • 学会等名
      IU-MRS International Conference on Electronic Materials
    • 発表場所
      Taipei
    • 年月日
      2014-06-10 – 2014-06-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Stability and Thermoelectric Property of Cu9Fe9S16: Sulfide Mineral as a Promising Thermoelectric Material2014

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii
    • 学会等名
      Materials Research Society 2014 Spring Meeting
    • 発表場所
      San Francisco
    • 年月日
      2014-04-21 – 2014-04-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Phase Stability and Thermoelectric Properties of CuFeS2-based Magnetic Semiconductors2013

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Takao Mori, Yukihiro Isoda
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectrics 2013
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] キャリアドープしたCuFeS2焼結体の熱電特性2013

    • 著者名/発表者名
      辻井直人、森孝雄、磯田幸宏
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会 平成25年度春季大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] カゴ状構造をもつYb化合物の合成と物性2013

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Hideaki Kitazawa
    • 学会等名
      日本物理学会 第68回年次大会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric properties of carrier-doped chalcopyrite Cu1-xFe1+xS22012

    • 著者名/発表者名
      Naohito Tsujii, Takao Mori, Hideaki Kitazawa
    • 学会等名
      International Conference on Thermoelectrics 2012
    • 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] Thermoelectric Properties of Iron-based Magnetic Semiconductors2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tsujii, T. Mori, H. Mamiya, H. Kitazawa, Y. Isoda
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies 2012
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of a Narrow Gap Semiconductor FeSi1-xGex near Ferromagnetic Instability2012

    • 著者名/発表者名
      N. Tsujii, H. Kitazawa, H. Sakurai
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies 2012
    • 発表場所
      横浜
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [備考] 辻井直人/NIMS

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/TSUJII_Naohito-j.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 鉱物をベースにした安全・安価な熱電材料

    • URL

      http://samurai.nims.go.jp/pdf/TSUJII_Naohito-j.pdf

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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