公募研究
新学術領域研究(研究領域提案型)
溶融合成法とブリッジマン法を用いて、熱電発電材料として注目されているマグネシウムシリサイド(Mg2Si)、マグネシウムスタナイド(Mg2Sn)、およびそれらにホウ素(B)をドープした試料の大型単結晶を育成した。これにより、中性子ホログラフィーによる局所原子構造の解析と、単結晶X線回折を用いた格子欠陥量の定量評価が可能となった。続いて、実際にMg2SiにドープしたBの周辺の局所原子構造を調査し、BがMgサイトに侵入して活性化することを明らかにした。また、Mg2Sn単結晶を育成する時の雰囲気を変化させることで、Mg2Sn単結晶に含まれるMg正規サイト(MgR)の欠損量を制御できることを明らかにした。並行して、単結晶試料の熱電特性（ゼーベック係数、導電率および熱伝導率）の温度変化を測定し、Bドープ量と熱電特性の間に強い相関があることが確認された。従来、Mg2(Si1-xSnx)熱電発電材料の性能向上は、部分置換や元素添加によってキャリア密度を制御して行われてきた。本研究成果は、部分置換あるいは添加した元素がどのサイトに入って活性化しているのか、中性子ホログラフィーによって可視化できることを示したものであり、漫然と試みられてきたMg2(Si1-xSnx)の性能向上の研究に革新をもたらすものと期待される。また、本研究で明らかになったMgR欠損量の制御法は、格子欠陥を有する熱電発電材料の開発研究の指針として有用な知見となるものと考えられる。
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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まてりあ
巻: 56 ページ: 546-555
