高温高圧合成によるシリサイド系熱電材料の実用化

• 研究課題/領域番号: 26420731
• 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: 岡山理科大学
• 研究代表者: 森 嘉久 岡山理科大学, 理学部, 教授 (00258211)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 高圧合成 / 熱電材料 / シリサイド / 放射光 / 測定技術 / 熱電性能 / シリサイド半導体 / 環境半導体

研究成果の概要

シリサイド系熱電材料の実用化に向けた取り組みとしてMg2Si熱電材料の高温高圧合成実験を実施した。基礎データとして，放射光施設とマルチアンビルプレス装置を用いた高圧合成条件の探索やピストンシリンダー装置での高圧合成を行い，ホットプレス装置による合成実験で実用化に向けた研究を実施した。
その結果，複数回の焼結により良質なMg2Siを合成することが出来たが，複数回の高圧合成は非効率的で，実用化するには反応速度を向上させる必要があった。そこで大気中で安定なMgH2微粉末による合成を研究した結果，反応速度が飛躍的に向上するとともに，これまでの課題であったMg酸化物が抑制された熱電材料の合成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Development of thermoelectric materials using high-pressure synthesis technique (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Sekine, Y. Mori
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 56
  • NAID: 120006529949
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Energetic consideration of compounds at Mg2Si-Ni electrode interlayer produced b (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Imai, H. Sugawara, Y. Mori, S. Nakamura, A. Yamamoto, K. Takarabe
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 56
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Consideration about the synthesis pressure effect on lattice defects of Mg2Si using 1st principle calculations (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoji Imai, Yoshihisa Mori, Shigeyuki Nakamura, Ken-ichi Takarabe
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 664 ページ: 369-377
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2015.09.112
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] マルチアンビル装置とMg2Si熱電材料の高圧合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森嘉久
  • 雑誌名: 高圧力の科学と技術 巻: 26
  • NAID: 130005416292
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Solid-phase reaction of Mg2Si under pressure (2017)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, N. Tamannoi, N. Sugimoto, T. Yoshino
  • 学会等名: EMN Meeting TM2017
  • 発表場所: Hanoi (Vietnam)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of high purity Mg2Si thermoelectric material by hot-pressing method (2017)
  • 著者名/発表者名: N. Sugimoto, R. Toubou, N. Tamanoi, S. Matsuda, Y. Mori
  • 学会等名: EMN Meeting TM2017
  • 発表場所: Hanoi (Vietnam)
  • 年月日: 2017-03-13
  • 国際学会
• [学会発表] High pressure synthesis and thermoelectric measurement of Mg2Si (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori
  • 学会等名: HPSP17 & WHS
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] High pressure synthesis of Mg2Si by using MgH2 (2016)
  • 著者名/発表者名: N. Tamanoi, N. Sugimoto, Y.Mori, T. Yoshino and K. Takarabe
  • 学会等名: HPSP17 & WHS
  • 発表場所: Tokyo (Japan)
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Low Cost Fabrication of Mg2Si Thermoelectric Device with Reused-silicon (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Nakamura, A. Sigemune, S. Shiga, Y. Mori, K. Takarabe
  • 学会等名: APAC-Silicide2016
  • 発表場所: Fukuoka (Japan)
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] Structural and thermoelectrical studies on Mg2Si synthesized under pressure (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihisa Mori, Yuji Kaihara, Takashi Yoshino, Nobukado Tamanoi, Ken-ichi Takarabe
  • 学会等名: EMN Meeting TM2016
  • 発表場所: Orland, USA
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] High-pressure X-ray diffraction study of Mg2Si synthesized by using MgH2 (2016)
  • 著者名/発表者名: Nobukado Tamanoi, Naoki Sugimoto, yoshihisa Mori, Ken-ichi Takarabe
  • 学会等名: EMN Meeting TM2016
  • 発表場所: Orland, USA
  • 年月日: 2016-02-21
  • 国際学会
• [学会発表] Thermoelectric properties of Mg2Si synthesized under pressure (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, Y. Kaihara, T. Yoshino, S. Nakamura, K. Takarabe
  • 学会等名: AIRAPT-25
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 2015-08-30
  • 国際学会
• [学会発表] Mg2Siにおける熱電性能の合成圧力依存 (2014)
  • 著者名/発表者名: 貝原勇司，谷岡正章，玉ノ井遥廉，森嘉久，芳野極
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] MgH2とSiによるMg2Siの高圧合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 谷岡正章，玉ノ井遥廉，貝原勇司，森嘉久
  • 学会等名: 日本高圧力学会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2014-11-22 – 2014-11-24
• [学会発表] Seebeck coefficient of Mg2Si synthesized under pressure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Kaihara, Y. Mori, T. Yoshino, K. Takarabe
  • 学会等名: 52nd EHPRG
  • 発表場所: Lyon, France
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] High-pressure synthesis of Mg2Si thermoelectric material (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Mori, Y.Kaihara, S.Nakamura, T.Yoshino, K. Takarabe
  • 学会等名: ICSS-Silicide 2014
  • 発表場所: Toyko, Japan
  • 年月日: 2014-07-19 – 2014-07-21