高性能熱電半導体を実現する新奇なバンド構造設計技術の開発

• 研究課題/領域番号: 24K08079
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26040:構造材料および機能材料関連
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 赤井 光治 山口大学, 国際総合科学部, 教授 (20314825)
• 研究分担者: 岸本 堅剛 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50234216) ; 仙田 康浩 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50324067)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024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); 2026年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 熱電変換材料 / クラスレート半導体 / バンドエンジニアリング

研究開始時の研究の概要

本研究では、高効率熱電材料をバンド構造設計の視点から開発することを目的にする。高い熱電性能を実現するコンセプトは「フォノングラス・エレクトロンクリスタル」として一般に知られている。このため、本研究ではクラスレート半導体に注目している。つまり、クラスレート構造の特徴はカゴ状分子のブロックで構成されており、カゴに内包される原子振動によりガラス並みに低い熱伝導がもたらされると共に、カゴが作る原子軌道ネットワークにより、高いキャリア移動度が期待できる。更に、本研究で注目するのが、カゴの構造により多様なバンド構造の可能性を持つことにある。この点に注目し、高い熱起電力を持つ電子構造設計について研究を行う。