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新しいバンド形状最適化戦略に基づく高性能・高機能熱電物質の理論設計

研究課題

研究課題/領域番号 26610101
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 物性Ⅱ
研究機関大阪大学

研究代表者

黒木 和彦  大阪大学, 理学研究科, 教授 (10242091)

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 *注記
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード熱電効果 / バンド形状 / 物質設計 / 無次元性能指数 / ヴィーデマン・フランツ則 / ゼーベック効果 / バンド構造
研究成果の概要

(1)τ型分子性有機導体の第一原理バンド計算を行い、ゼーベック係数を計算した。その結果、実験結果をほぼ定量的に再現する結果を得た。(2)近年、熱電物質として注目を集めるSnSeにおいて、キャリアーとして電子が入った場合には無次元性能指数が3近くなることを示した。(3) バンド形状と熱電特性の関係を一般的に調べた。理想的なプリン型バンド形状においては、大きな電力因子と小さな電子熱伝導度が組み合わさることで、現実的な格子熱伝導度を仮定したときに無次元性能指数が4程度になることを示した。(4)LaOBiS2 系において、元素置換によるバンド形状制御によって、飛躍的な性能向上を見込めることを示した。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Enhanced power factor and reduced Lorenz number in the Wiedemann Franz law due to pudding mold type band structures2017

    • 著者名/発表者名
      Hidetomo Usui and Kazuhiko Kuroki
    • 雑誌名

      J. Applied Phys.

      巻: -

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molecular Dependence of the Large Seebeck Effect in tau-Type Organic Conductors2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aizawa, K. Kuroki, H. Yoshino, G. A. Mousdis, G. C. papavassiliou, and K. Murata
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 83 号: 10 ページ: 104705-104705

    • DOI

      10.7566/jpsj.83.104705

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] First-principles study on the high thermoelectric efficiency originating from ‘‘ pudding-mold ’’bands  in n- and p-type SnSe2017

    • 著者名/発表者名
      H. Mori, H. Usui, M. Ochi, K. Kuroki
    • 学会等名
      American Physical Society March Meeting 2017
    • 発表場所
      New Orleans, LA, USA
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理計算によるn 型及びp 型SnSe のゼーベック効果の解析2016

    • 著者名/発表者名
      森仁志, 臼井秀知, 越智正之, 黒木和彦
    • 学会等名
      日本物理学会2016 年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 熱電効果におけるバンド形状とヴィーデマン・フランツ則2016

    • 著者名/発表者名
      臼井秀知, 黒木和彦
    • 学会等名
      応用物理学会2016 年秋季大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] n 型及びp 型SnSe のゼーベック効果の第一原理的理論解析2016

    • 著者名/発表者名
      森仁志, 臼井秀知, 越智正之, 黒木和彦
    • 学会等名
      第十三回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] First principles analysis of powerfactor in thermoelectric material BiCuSeO2016

    • 著者名/発表者名
      H. Usui and K. Kuroki
    • 学会等名
      The 35th Internationational Conference and the 1st Asian Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The origin of high power factor of n- and p- type SnSe from first principles calculations2016

    • 著者名/発表者名
      H. Mori, H. Usui, M. Ochi, K. Kuroki
    • 学会等名
      The 35th International Conference and the 1st Asian Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Wuhan, China
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 熱電物質BiCuSeO の第一原理計算による電力因子の解析2016

    • 著者名/発表者名
      臼井秀知, 黒木和彦
    • 学会等名
      日本物理学会第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 熱電変換物質SnSeの角度分解光電子分光2016

    • 著者名/発表者名
      永山貴将, 寺嶋健成, 田中将嗣A, 小木曽理A, 高野義彦A, 森仁志, 臼井秀知, 黒木和彦, 脇田高徳, 村岡祐治, 横谷尚睦
    • 学会等名
      日本物理学会第71 回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Theoretical analysis on the thermoelectric properties of SnSe2016

    • 著者名/発表者名
      Hidetomo Usui, Hitoshi Mori and Kazuhiko Kuroki
    • 学会等名
      EMN Meeting on thermoelectric materials
    • 発表場所
      Orland、USA
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] LnOBi(S,Se)2 の結晶構造とバンド構造の相関関係2015

    • 著者名/発表者名
      臼井秀知, 有田亮太郎,黒木和彦
    • 学会等名
      日本物理学会第70 回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2020-05-15  

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