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2020 年度 実績報告書

スズ・ニクタイド層状化合物の精密合成と多機能発現に向けた物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K15291
研究機関東京都立大学

研究代表者

後藤 陽介  東京都立大学, 理学研究科, 助教 (60760783)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワード超伝導 / 熱電変換材料 / 結晶構造解析 / 電子構造 / リチウムイオン二次電池
研究実績の概要

スズ・ニクタイド層を伝導層とする層状化合物の機能性開拓に関する研究を実施した。2017年に報告したNaSn2As2超伝導体(転移温度1.3 K)について、化学組成制御による転移温度上昇を検討し、Na1+xSn2-xAs2において転移温度が2.0 Kまで上昇することを明らかにした(Jpn. J. Appl. Phys. 2019)。さらに、キャリア極性に異方性を示すNaSn2As2配向多結晶の作製に成功した。大型化・加工な配向多結晶を作製したことで、横方向熱電変換材料へ応用が期待されることを示した(Appl. Phys. Lett. 2021)。
関連物質として、SrSn2As2およびEuIn2As2-xPxの熱電特性を評価し、特にEuIn2As2-xPxにおいて高い電力因子が得られることを報告した。x = 0.2の無次元熱電性能指数ZTは773 Kにおいて0.29まで上昇することを示した。SrSn2As2およびEuIn2As2はバンド反転を示すトポロジカル物質であるのに対し、EuIn2P2は通常の半導体であることから、EuIn2As2-xPxがトポロジカル相転移の研究を行う上でも重要な物質となり得ることを示した(ACS Appl. Energy Mater. 2021)。
新物質Li1-xSn2-xP2の合成に成功した。本物質は0.5 Kまで超伝導転移を示さないが、これはスペーサー層のLi/Snの混合占有によって電子構造が大きく変化するためであると考えられる。また単粒子電気化学測定によりリチウムイオン二次電池の負極材料として活性を示すことがわかった(J. Mater. Chem. A 2021)。
以上のように、層状スズ・ニクタイドの新物質を合成し、超伝導、熱電変換、電極材料として興味深い多様な機能を示す物質群であることを明らかにした。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Thermoelectric properties of the As/P-based Zintl compounds EuIn2As2-xPx (x = 0 to 2) and SrSn2As22021

    • 著者名/発表者名
      Shinozaki Keisuke、Goto Yosuke、Hoshi Kazuhisa、Kiyama Ryosuke Nakamura Naoto、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Usui Hidetomo、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1021/acsaem.1c00687

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Axis-dependent carrier polarity in polycrystalline NaSn2As22021

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Naoto、Goto Yosuke、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 118 ページ: 153903~153903

    • DOI

      10.1063/5.0047469

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The crystal structure and electrical/thermal transport properties of Li1?xSn2+xP2 and its performance as a Li-ion battery anode material2021

    • 著者名/発表者名
      Goto Yosuke、Nakanishi Shota、Nakai Yusuke、Mito Takeshi、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Usui Hidetomo、Matsuda Tatsuma D.、Aoki Yuji、Nakacho Yoshifumi、Yamada Yuto、Kanamura Kiyoshi、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 9 ページ: 7034~7041

    • DOI

      10.1039/D0TA11045K

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Structure and Thermoelectric Transport Properties of As-Doped Layered Pnictogen Oxyselenides NdO0.8F0.2Sb1?xAsxSe22020

    • 著者名/発表者名
      Morino Kota、Goto Yosuke、Miura Akira、Moriyoshi Chikako、Kuroiwa Yoshihiro、Mizuguchi Yoshikazu
    • 雑誌名

      Materials

      巻: 13 ページ: 2164~2164

    • DOI

      10.3390/ma13092164

    • 査読あり
  • [学会発表] 多結晶NaSn2As2の異方的なキャリア極性2021

    • 著者名/発表者名
      中村 尚人, 後藤 陽介, 水口 佳一
    • 学会等名
      日本物理学会2021年春季大会
  • [産業財産権] 異方性多結晶体及びその製造方法2020

    • 発明者名
      後藤陽介、水口佳一、中村尚人
    • 権利者名
      後藤陽介、水口佳一、中村尚人
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2020-199146

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公開日: 2021-12-27  

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