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発電冷却効率の高い熱電材料の開発が期待されている。発電、冷却効率は、熱電材料の性能指数Z=σα^2/κ=σα^2/(κ_<el>+κ_<ph>)が大きい程良好であるので、期待される材料は性能指数Zが大きい材料である。ここで、σは電導度、αはゼーベック係数、κは熱伝導率、κ_<el>は電子による熱伝導率、κ_<ph>はフォノンによる熱伝導率である。
本研究の目的は、民生用の熱電材料として期待が大きい鉄シリサイドβFeSi_2に着目して、βFeSi_2の粒界や相界面を制御し、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を実験、理論両面から得ることである。
本年度の研究では、先ずα→β+Siへの共析変態、メカニカルアロイイング、あるいは液体急冷の3種類の方法で、Ag、Coを含むβFeSi_2を作製する、次に電導度測定、ゼーベック係数測定、電子顕微鏡観察、X線回折などを行い、粒界、相界面の構造と熱電的性質について調べる。
これまでに得られた主な研究結果は次の通りである。(1)共析変態、メカニカルアロイイング、液体急冷によって、それぞれβFeSi_2の形成速度が異なり、βFeSi_2の粒界や相界面構造、Agの分散状態が異なる。(2)電導度、ゼーベック係数のAg濃度依存性はそれぞれ異なり、出力因子は一定のAg濃度で最大となる。(3)粒界や相界面の異なるβFeSi_2と熱電的性質についてのデータが得られ、性能指数Zの大きい熱電材料の設計指針を得るための基礎的知見が得られた。
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