| 研究概要 |
実用熱電材料として有望視されているBa-Ge系type-Iおよびtype-IIIクラスレート化合物の詳細な結晶構造解析,および第III族元素添加による熱電特性の変化について研究を行った.また内包金属原子の原子変位パラメーターと格子熱伝導率低減に関する考察を行った.結晶構造解析には,SPring-8の放射光を線源とした粉末X線回折法を用い,電気抵抗とゼーベック係数測定には四探針定常法を,熱伝導率測定には定常法とレーザーフラッシュ法を用いた.
電荷補償性が保たれたtype-Iクラスレート化合物Ba_8Ga_<16-x> In_xGe_<30>の熱電特性をIn添加量の関数として調べた.X=6まではtype-Iクラスレート単相が得られた.X=6の試料について熱電特性を測定した結果,Ba_8Ga_<16>Ge_<30>と比較してゼーベック係数は低下するものの,電気抵抗率は約3分の1に低減されたため,パワーファクターは700℃において約1.5倍に向上した.熱伝導率も約3割低減したために,無次元性能指数ZTは700℃において,1.03の大きな値を示した.
III族元素のAl,GaおよびInを添加したtype-IIIクラスレート化合物[Ba_<24>(Al,Ga,In)_xGe_<100-x>]の作製を試みた.AlおよびGaで置換した場合の固溶限はAlの場合X=7.5,Gaの場合X=9であった.それぞれの試料について熱電特性を測定したところ,いずれも添加量の増加とともに,無次元性能指数ZTは増加したが,Ba_<24>Al_<7.5>Ge_<92.5>ではZT=0.45,Ba_<24>Ga_9Ge_<91>ではZT=0.60であった.一方,Inを添加した場合,固溶限はX=16であり,電荷補償の成り立つ試料を作製することができた.Ba_<24>In_<16>Ge_<94>の無次元性能指数ZTは700℃において0.8であり,Ba-Ge系type-IIIクラスレート化合物中で最も大きな値を示した.
|
