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熱電性能は、ゼーベック係数:S(1K当たりの熱起電力)、導電率:σおよび熱伝導率:κの関数として、S^2σ/κで表される。高分子は無機材料よりも低い熱伝導率を有することから、高分子系熱電材料を開拓するためには、熱起電力の高い導電性材料が必要となる。最近、配向性や側鎖の制御により安定的に高い導電率(10^2Scm^<-1>以上)を示す導電性高分子が開発されている。しかし熱起電力が小さいという問題は手付かずで残されたままである。本年度は、前年度同様に導電性ポリチオフェンを対象として、膜構造とホール移動度、ホール移動度とゼーベック係数、導電率と性能指数の関係について検討した。ポリチオフェン膜は電解重合で合成し、膜構造は重合温度により変化させた。重合条件の最適化により、導電率200Scm^<-1>、性能指数1×10^4K^<-1>を達成した。検討結果は以下の通りである。
1)膜の緻密化と共にホール移動度は増加し、導電率も増加した。
2)ホール移動度の増加と共にゼーベック係数は減少した。ホール移動度の大きな膜については、キャリアの導電機構がバリアブルレンジ・ホッピングで説明された。ホール移動度が小さな場合は、最近接間ホッピングに対応することが明らかになった。最近接間ホッピングではゼーベック係数が大きく、キャリアの局在化が示唆された。
3)導電率の増加、すなわちホール移動度の増加と共に性能指数は増加した。導電率を〜800S/cmまで向上させることにより性能指数は2〜3×10^<-4>K^<-1>まで改善されると予測される。更なる性能指数の向上のためには、大きな側鎖分子を配位させることが有効であると考えられる。
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