| 研究課題/領域番号 |
10450262
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
構造・機能材料
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
森井 賢二 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10101198)
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| 研究分担者 |
松井 利之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20219372)
津田 大 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80217322)
間渕 博 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (70109883)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | 熱電変換材料 / 薄膜・多層膜 / イオンビームスパッタ / CoSb3 / Siの炭化 / SiC / ドーピング / 熱・電気的性質 |
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| 研究概要 |
本研究は、多層膜構造を応用することによりナノ構造体を作製し、それらの構造、組織が熱電特性に及ぼす影響を実験的に解明し、熱電変換材料の無次元性能指数zTを飛躍的に向上させるために必要な材料学的知見を得ることを目標とした。とくに高温動作熱電材料を想定して、CoSb_3およびSiC系の材料を取り上げた。実験では、ナノ結晶サイズの構造を持つ材料として、CoSb_3薄膜およびCoSb_3/Ge2-相薄膜を、またナノ結晶、ナオポアを含む材料としてSi炭化法により作製した3C-SiCについて検討した。
1 CoSb_3系グラニュラー薄膜の作製と熱電気的特性
新しい熱電変換材料として期待されているスクッテルダイト型CoSb_3系材料についてグラニュラー薄膜、Mnドープ薄膜および第2相としてGeを含む複合薄膜を作製し、それらの構造と熱電特性を評価した。薄膜材料の熱電特性は結晶粒径、ドーピング元素とその量、および第2相量などに密接に関係するが、とくに結晶子のナノサイズ化によるキャリアのエネルギーフィルタリング効果が重要な因子になると推測された。
2 SiC系ナノ構造の作製と熱電気的特性
グラファイト(C)を炭素源として発生したCOガスをSi基板上に輸送し、SiとCの反応により3C-SiCを合成するプロセスを確立した。この方法で作製されるSiCは多孔質でナノサイズの結晶子とポアが均一に分布した組織を持ち、見かけの相対密度は約60%を示した。Si基板に含まれる不純物あるいはグラファイト粉末に添加した不純物が合成されるSiCにドープされることを明らかにした。SiCのナノ構造化と不純物ドーピングにより,3C-SiCの熱電特性が大きく向上し、高温用熱電変換材料への応用が期待できることを指摘した。
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