| 研究課題/領域番号 |
16K14420
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| 研究機関 | 山口大学 |
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研究代表者 |
岸本 堅剛 山口大学, 大学院創成科学研究科, 助教 (50234216)
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| 研究分担者 |
赤井 光治 山口大学, 国際総合科学部, 准教授 (20314825)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 多谷構造 / 熱電材料 / 有効質量 / 電子構造 |
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| 研究実績の概要 |
１．クラスレート化合物Cs8Zn4Ge42の焼結体試料の作製と特性評価
前年度に引き続き，この難焼結性物質の作製条件を検討した。一つは，焼結しやすくするために融点降下をねらい，Znの一部をGaに置換したが，融点は下がらなかった。もう一つは，焼結温度を細かく制御し融点直前まで上げた。その結果，試料体の相対密度は95 %まで増加した。しかし，部分的に溶けたため，不純物相として単体のGeを10 %程度含んでいた。有効質量に関しては，前年度と同様に，多谷構造に起因する比較的大きな3 m_e強（m_e：自由電子の質量）の値が得られた。一方で，室温キャリア移動度は最大でも3 cm^2/(Vs)弱しかなく，代表的なクラスレートBa8Ga16Ge30の1/4程度に留まった。得られた最大の性能指数ZTは0.41 (880 K)であった。多谷構造の効果は得られているが，まだそれが熱電性能向上にはつながっていない。なお，この物質の難焼結性については，本研究課題の目的とは別の観点において新しい物理が潜んでいるのかもしれない。
２．ジントル化合物Na2ZnSn5のSnに対するGe置換体の作製
仕込組成にて5～20 %Ge置換した試料体を作製した。異相としてSnを含んでいるが，無置換体よりも最大で3 %弱小さい格子定数を有する化合物が得られ，部分的にGe置換が可能であることがわかった。
３．K-Ga化合物の電子構造計算と試料体作製
KGa3およびK3Ga13の電子構造を計算した。KGa3の価電子帯は多谷構造となっている。それに，異方性も強く，高い熱電性能が期待できる。K3Ga13も同様な傾向があるが，谷数は前者よりも少ない。溶融法により試料体を作製し始めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
実験面では，候補物質が難焼結性のため，特性評価用の焼結体試料の作製に手間取っている。理論面では，多谷構造物質の探査に時間を要した。
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| 今後の研究の推進方策 |
第２年度後半に見出したK-Ga化合物について理論・実験の両面から集中的に研究する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
電子構造計算を用いた候補物質の探索に時間が掛かり，見出した候補物質の試料体作製や特性評価に関する研究をまだ十分には実施していない。
次年度には，繰り越した予算によりそれらの研究を実施する。
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