2019 年度研究成果報告書

結晶粒微細化と結晶配向の両立を可能とする新規通電焼結法による高性能熱電材料の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	17K06861
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
研究分野	材料加工・組織制御工学
研究機関	島根大学
研究代表者	北川裕之島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (00325044)
研究期間 (年度)	2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード	焼結 / 結晶・組織制御 / 熱電材料
研究成果の概要	室温付近で高性能なBi2Te3系熱電材料について、周期的一軸圧力下でのパルス通電焼結法により微細結晶粒が結晶配向した材料合成を試みた。典型的なp型材料であるBi0.4Sb1.6Te3について周期的圧力印加により結晶配向が促進されること、焼結温度、保持時間により結晶粒サイズ、結晶配向を制御できることを明らかにした。さらに、結晶配向と電気抵抗率、結晶粒サイズと熱伝導率の関係を示し、本系材料の設計指針に重要な知見を得た。さらに、n型Bi2Te2.7Se0.3についてもp型材料と同様、本手法により組織および物性制御が可能なことを示した。
自由記述の分野	粉末冶金
研究成果の学術的意義や社会的意義	本研究で対象としたBi2Te3系材料は、室温付近で動作する高性能熱電材料として知られる一方、その製造プロセスに関する研究は現在も多数行われている。本研究はユニークな材料製造プロセスを提案するとともに、組織と熱電特性の関係を示した。得られた知見が今後のBi2Te3系材料設計指針の一助となることが期待される。