界面制御による高機能薄膜材料創製

2023 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 機能コアの材料科学
• 研究課題/領域番号: 19H05791
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 太田 裕道 北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (80372530)
• 研究分担者: 寺崎 一郎 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30227508) ; 齊藤 圭司 京都大学, 理学研究科, 教授 (90312983)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 界面制御 / 熱輸送特性 / 電子輸送特性

研究成果の概要

[1] 無駄に捨てられている廃熱を電気に変換する「熱電変換材料」が注目されているが、これまでに発見されたテルル化物やセレン化物は熱・化学的に不安定で、毒性元素を含むものがほとんどであった。本研究では、空気中、600℃においても安定で、テルル化物に匹敵する特性を示すBa1/3CoO2を発見した。
[2] 電気スイッチにより熱流をコントロールする熱トランジスタが注目されているが、これまでに発表された熱トランジスタは液体を用いているため実用化に向かないという問題があった。本研究では、世界初となる全固体電気化学熱トランジスタを実現した。

自由記述の分野

薄膜材料科学

研究成果の学術的意義や社会的意義

【学術的意義】 機能コアの考え方をうまく利用することで、物質の熱伝導率を制御することに成功した。得られた知見は、熱電材料の更なる高性能化や、熱トランジスタのオン／オフ比改善に繋がるものである。
【社会的意義】 高温・空気中で使用可能な熱電変換材料が実現したことで、火を使った際に発生する廃熱を電気に変換することが可能な技術に繋がる。全固体熱トランジスタが実現したことで、廃熱を使った熱のディスプレイなど、人間の目には見えない赤外線を情報として利用することが可能になる。