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2018 年度 実績報告書

環境エネルギーハーベスティングのための無機ナノプレート-有機複合熱電薄膜の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16K06752
研究機関東海大学

研究代表者

高尻 雅之  東海大学, 工学部, 教授 (50631818)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードソルボサーマル法 / ナノプレート / 有機熱電材料 / 熱電デバイス
研究実績の概要

平成30年度では、電解重合法、ドロップキャスト、スタンプコート、スピンコートで複合薄膜を作製・評価を行い、より良い条件と製造法を模索した。このとき、材料単体での熱電性能を向上させるために、各試料へUV、EB照射を行った。また、熱電性能を向上させるキーとして無機材料の分散性が重要であると考えたため、プラズマ照射を行い、カルボキシル基の付与が効果的であるかを調査した。この結果、ホモジナイザーを使用することで、複合膜中のナノプレート分散性は高まるものの、熱電性能を向上させることができなかった。そこで、材料をカーボンナノチューブとPEDOTに変更しての積層薄膜を作製した。ITO基板上にカーボンナノチューブを塗布し、これを電極兼熱電材料として、PEDOT薄膜を電解重合法で成膜した。この結果、従来のPEDOT単体の電解重合膜の10倍以上の性能を持つものが得られた。
フレキシブル薄膜熱電デバイスの設計について、同様な設計をビスマステルル系めっき膜を用いて試作した。従来の薄膜熱電デバイスでは面内方向に自発的に温度差を生じさせることが難しい.そこで本研究では薄膜熱電デバイスに傾斜型のブロックを組み合わせることで、効果的に温度差を生じさせることに成功した。また、デバイスに発生する温度分布を数値計算を使って評価し、傾斜角度と熱電性能の関係性を評価した。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Improved thermoelectric performances of nanocrystalline Sb2Te3/Cr bilayers by reducing thermal conductivity in the grain boundaries and heterostructure interface2019

    • 著者名/発表者名
      R. Mori, T. Kurokawa, K. Yamauchi, S. Tanaka, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 161 ページ: 92-97

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.12.017

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Power generation in slope-type flexible thin-film thermoelectric generators by the simple contact of a heat source2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamamuro, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Coatings

      巻: 9 ページ: 63

    • DOI

      https://doi.org/10.3390/coatings9020063

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theoretical and experimental analyses to determine the effects of crystal orientation and grain size on the thermoelectric properties of oblique deposited bismuth telluride thin films2018

    • 著者名/発表者名
      S. Morikawa, Y. Satake, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 06HE02

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.06HE02

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of bismuth telluride nanoplate thin films determined using combined infrared spectroscopy and first-principles calculation2018

    • 著者名/発表者名
      K. Wada, K. Tomita, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 57 ページ: 06HC02

    • DOI

      https://doi.org/10.7567/JJAP.57.06HC02

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced thermoelectric properties of electropolymerized poly (3,4-ethylenedioxythiophene) thin films by optimizing electrolyte temperature and thermal annealing temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Seki, M. Takahashi, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Organic Electronics

      巻: 55 ページ: 112-116

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.orgel.2018.01.028

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Promotion of crystal growth in as-grown Bi2Te3 electrodeposited films without micro-pores using sputtered Bi2Te3 seed layers deposited on a glass substrate2018

    • 著者名/発表者名
      M. Takashiri, T. Makioka, H. Yamamuro
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 764 ページ: 802-808

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.06.143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication and characterization of roll-type thin-film thermoelectric generators2018

    • 著者名/発表者名
      J. Hamada, K. Yamamoto, M. Takashiri
    • 雑誌名

      IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series

      巻: 1052 ページ: 012129

    • DOI

      https://doi.org/10.1088/1742-6596/1052/1/012129

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and electronic transport properties of single-crystalline Bi2Te3 hexagonal nanoplates determined by infrared spectroscopy and first-principles calculations2018

    • 著者名/発表者名
      K. Wada, S. Morikawa, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 45 ページ: 311-317

    • DOI

      https://doi.org/10.14723/tmrsj.43.311

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly oriented nanocrystalline bismuth telluride thin films obtained by radio-frequency magnetron sputtering with a magnetic field applied to the substrate via an affixed permanent magnet2018

    • 著者名/発表者名
      M. Takashiri, K. Hagiwara, J. Hamada
    • 雑誌名

      Vacuum

      巻: 157 ページ: 216-222

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.08.055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Use of H2-Ar gas mixtures in radio-frequency magnetron sputtering to produce high-performance nanocrystalline bismuth telluride thin films2018

    • 著者名/発表者名
      M. Takashiri, K. Takano, J. Hamada
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 664 ページ: 100-105

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.tsf.2018.08.036

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characteristics of electrodeposited bismuth telluride thin films with different crystal growth by adjusting electrolyte temperature and concentration2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamaguchi, H. Yamamuro, M. Takashiri
    • 雑誌名

      Current Applied Physics

      巻: 18 ページ: 1513-1522

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.cap.2018.09.008

    • 査読あり
  • [学会発表] 電子線照射によるビスマステルル系合金薄膜の微細結晶構造の評価2018

    • 著者名/発表者名
      高橋萌々子、高尻雅之
    • 学会等名
      平成30年度日本材料科学会学術講演会
  • [学会発表] RFマグネトロンスパッタリング法を用いて作製したSb2Te3/Cr積層膜の熱伝導率測定2018

    • 著者名/発表者名
      森凌太郎、山内和樹、高尻雅之
    • 学会等名
      平成30年度日本材料科学会学術講演会
  • [学会発表] ビスマステルルナノプレートの反応温度制御による熱電薄膜の性能向上と評価2018

    • 著者名/発表者名
      細川祐一、中里暢宏、冨田恒之、高尻雅之
    • 学会等名
      第15 回日本熱電学会学術講演会
  • [学会発表] 電解重合法によるPEDOT/SWCNT 複合膜の作製および物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      関侑平、高橋萌々子、高尻雅之
    • 学会等名
      第15 回日本熱電学会学術講演会
  • [学会発表] ナノ結晶構造解析および第一原理計算に基づいた限界最小結晶粒を持ったBi2Te3薄膜の電子輸送特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      米澤進、木村勇輝、高尻雅之
    • 学会等名
      平成30年度第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Controlling thermoelectric properties of nanocomposite thin films with Bi2Te3 nanoplates and SWCNT2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Hosokawa, N. Nakazato, K. Tomita, M. Takashiri
    • 学会等名
      31st International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly productive solvothermal synthesis of hexagonal Sb2Te3 fine platelets using solution with high precursor concentration and added glucose2018

    • 著者名/発表者名
      M. Takahashi, K. Asahara, K. Wada, K. Tomita, M. Takashiri
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials
    • 国際学会
  • [学会発表] 3ω法(熱伝導率測定)におけるPolyimide絶縁膜の有効性と界面熱抵抗の評価2018

    • 著者名/発表者名
      森凌太郎、黒川拓也、 田中三郎、 宮崎康次、 高尻雅之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] ソルボサーマル法による(Bi2Se3)x(Bi2Te3)1-xナノプレート薄膜の作製及び第一原理計算による物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      木村勇輝、津田駿、中里暢宏、並木宏允、太田優一、冨田恒之、高尻雅之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] めっき法と転写法を組み合わせた傾斜型薄膜熱電ジェネレータの作製と性能評価2018

    • 著者名/発表者名
      山室大樹、山口将輝、高尻雅之
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
  • [備考] 環境エネルギー材料研究室

    • URL

      http://www.er.u-tokai.ac.jp/takashiri/index.html

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公開日: 2019-12-27  

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