| 研究概要 |
擬ギャップ系においてフェルミ準位を巧みに制御して優れた熱電特性が発現することを明らかにするために,Fe_2VAlにおける置換元素のサイト選択性を考慮して第四元素で部分置換した擬二元合金について,ゼーベック係数と電気抵抗の温度依存性を系統的に測定した。さらに,熱伝導率の測定も行い,新しい熱電材料としての可能性を追究した結果,以下の知見を得た。
1.遷移元素で置換した合金のゼーベック係数について,合金組成の代わりに価電子濃度(VEC)で整理した場合,置換元素の種類によらずユニバーサルな関係が得られた.さらに,軟X線光電子分光実験により元素置換した合金の電子構造を精査して擬ギャップ構造と熱電特性の関連性を検討し,ゼーベック係数と電気伝導度に対する電子濃度効果を検証した.
2.熱伝導度について元素置換効果を評価した結果,電子濃度効果の観点からゼーベック係数および電気伝導度に対しては置換元素の種類にはよらないが,格子熱伝導度については原子量の大きい元素で置換するほど大幅に低減することを明らかにした.さ0らに,VサイトへのTi+Ta置換のように,二元素同時置換により熱伝導率を効果的に低減させることができるので,性能指数の向上に有効な方法である。
3.価電子濃度VEC=6のホイスラー化合物Fe_<2-x>Co_xTiAlについて,バンド計算およびゼーベック係数と電気抵抗率の測定によってフェルミ準位にギャップまたは擬ギャップの形成を確認した。ホイスラー化合物熱電材料のゼーベック係数の増大のためには規則度の向上が課題である。
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