省エネルギー社会を実現するための高性能熱電変換ホイスラー薄膜の基礎的研究

• 研究課題/領域番号: 24760536
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 宮崎 秀俊 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10548960)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: 熱電材料 / 電子構造 / 薄膜 / 熱電変換材料 / ホイスラー化合物 / Fe2VAl

研究概要

熱電材料として注目されているホイスラー型Fe2VAlの熱電特性の向上のために、高温で良好な熱で特性を有する材料の開発およびその薄膜化を試みた。Fe2VAlに対し、様々なドーピング効果、非化学両論効果を試みることにより、正負ともに大きなゼーベック係数の絶対値を得るとともに、最高性能温度の上昇に成功した。また、放射光を用いた材料評価により、これらの大幅な熱電特性の向上は、非化学量論効果による電子構造の変調および局所結晶構造の制御に起因していることをこれまでに明らかにした。また、更なる熱電デバイスの普及を目指して、ホイスラーFe2VAl薄膜の作製技術の確立も試みた。

研究成果

• [雑誌論文] Thermoelectric Properties of the Heusler-type Off-stoichiometric Fe2V1+xAl1-x Alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, S. Tanaka, N. Ide, K. Soda, Y. Nishino
  • 雑誌名: Materials Research Express 巻: 1 号: 1 ページ: 15901-15901
  • DOI: 10.1088/2053-1591/1/1/015901
  • NAID: 120005621880
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties of the Heusler-type Fe_2VTa_xAl_<1-x> alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Krystel Renard, Arinori Mori, Yuichiro Yamada, Suguru Tanaka, Hidetoshi Miyazaki, Yoichi Nishino
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 115 号: 3 ページ: 33707-33707
  • DOI: 10.1063/1.4861419
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensional Angle-Resolved Photoemission Spectra of EuO Thin Films (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, H. Mitani, T. Hajiri, M. Matsunami, T. Ito, and S. Kimura
  • 雑誌名: Journal of Electron Spectroscopy and Related Phenomena 191 巻: 7 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2013.10.008
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties of Al-(Mn, X)-Si C54-phase (X=Ru, Re) (2014)
  • 著者名/発表者名: 山本晃生, 宮崎秀俊, 竹内恒博
  • 雑誌名: Joumal of Applied Physics 巻: 115 号: 2 ページ: 0237081-10
  • DOI: 10.1063/1.4861643
  • 査読あり
• [雑誌論文] Strongly hybridized electronic structure of YbAl_2: An angle-resolved photoemission study (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Matsunami, T. Hajiri, H. Miyazaki, M. Kosaka, S. Kimura
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B 87 号: 16
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.165141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic and electronic structure of ultrathin Bi(111) films grown on Bi_2Te_3(111) substrates: Evidence for a strain-induced topological phase transition (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hirahara, N. Fukui, T. Shirasawa, M. Yamada, M. Aitani, H. Miyazaki, M. Matsunami, S. Kimura, T. Takahashi, S. Hasegawa, K. Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 号: 22 ページ: 227401-227401
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.227401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Momentum-dependent hybridization gap and dispersive in-gap state of the Kondo semiconductor SmB_6 (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, T. Hajiri, T. Ito, S. Kunii, S. Kimura
  • 雑誌名: Phys. Rev. 巻: B 86 号: 7 ページ: 75105-75105
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.075105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of single crystalline EuO thin films with SrO buffer layer on SrTiO_03 substrate (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, H. Momiyama, T. Hajiri, T. Ito, K. Imura, M. Matsunami, S. Kimura
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 391 ページ: 12047-12047
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012047
  • 査読あり
• [学会発表] ホイスラー型熱電材料Fe_2V_<1+x>Al_<1-x>における熱電特性向上のメカニズムの解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊, Renard Krystel,山田友一朗,森侑礼,西野洋一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-03-23
• [学会発表] ハーフホイスラー型熱電材料ZrNiSnにおける元素ドープが及ぼす電子構造への影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊,吉田健人,服部健吾,西野洋一
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-03-21
• [学会発表] Thermoelectric properties of the Heusler-type off-stoichiometric Fe2VAl alloys (2014)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Miyazaki, Suguru Tanaka, and Yoichi Nishino
  • 学会等名: The 15th International Symposium on Eco-Materials Processing and Design
  • 発表場所: Hanoi University of Science and Technilogy, Hanoi, Vietnam
• [学会発表] 角度分解光電子分光を用いた非化学量論組成Fe_2V_<1+x>Al_<1-x>の電子構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊,西澤一晃,曽田一雄,松波雅治,木村真一,西野洋一
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季講演大会
  • 発表場所: 徳島大学
  • 年月日: 2013-09-26
• [学会発表] 高分解能粉末X線回折法によるハーフホイスラー型熱電変換材料ZrNiSnの構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊,山田友一朗,中野輝章,西野洋一
  • 学会等名: 日本金属学会2013年春季講演大会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2013-03-29
• [学会発表] hermoelectric Properties of Off-stoichiomeric Heusler Compounds Fe2V1+xAl1-x (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Miyazaki, Suguru Tanaka, Naoki Ide, Kazuo Soda, and Yoichi Nishino
  • 学会等名: The 32nd International Conference of Thermoelectrics
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Electronic and Local Crystal Structure of the Half Heusler Compound ZrNiSn (2013)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Miyazaki, Teruaki Nakano, Kazuo Soda, and Yoichi Nishino
  • 学会等名: The 32nd International Conference of Thermoelectrics
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] 軟X線光電子分光を用いたホイスラー型熱電材料Fe_2V_<1+x>Al_<1-x>の電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊、田中優、山田友一朗、泉雄大、室隆桂之、曽田一雄、西野洋一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋季講演大会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] ハーフホイスラー型ZrNiSnの電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊、中野輝章、松波雅治、木村真一、泉雄大、室隆桂之、曽田一雄、西野洋一
  • 学会等名: UVSORシンポジウム2012
  • 発表場所: 分子科学研究所
• [学会発表] 軟X線光電子分光を用いたホイスラー型熱電材料Fe2V1+xAl1-xの電子状態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊、田中優、山田友一朗、泉雄大、室隆桂之、曽田一雄、西野洋一
  • 学会等名: 日本金属学会2012年秋季講演大会
  • 発表場所: 愛媛大学
• [学会発表] 光電子分光およびバンド計算を利用した熱電変換材料の材料開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 宮崎秀俊
  • 学会等名: 日本熱電学会第15回研究会
  • 発表場所: 名古屋工業大学
  • 招待講演
• [学会発表] Thickness-dependent exchange splitting of EuO ultrathin films (2012)
  • 著者名/発表者名: Hidetoshi Miyazaki, Tetsuya Hajiri, Masaharu Matsunami, Takahiro Ito, and Shin-chi Kimura
  • 学会等名: The 19th International Conference on Magnetism
  • 発表場所: 釜山
  • 招待講演
• [備考]
  • URL: http://www.emat.nitech.ac.jp/solid/
• [備考]
  • URL: http://wakate.adm.nitech.ac.jp/node/219