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2021 年度 研究成果報告書

量子構造の急峻電子状態と良伝導電子状態の混成に基づく熱電性能向上方法論の創成

研究課題

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研究課題/領域番号 19K22110
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

中村 芳明  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60345105)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
キーワード熱電材料 / 透明材料 / ナノワイヤ / ナノ構造物理 / 量子閉じ込め構造
研究成果の概要

本研究では、人工的急峻電子状態を有する量子閉じ込めナノ構造を、良電子伝導を担うナノワイヤの側面にもつコアシェルナノワイヤの埋め込み薄膜を創製することで、ナノワイヤ中の良伝導電子状態と人工的急峻電子状態の混成による出力因子増大と界面フォノン散乱による熱伝導率低減を同時に実現し、透明熱電材料開発に向けて本学理に基づく熱電性能向上方法論を創成することを目的とした。本研究では、ZnO/Mg0.1Zn0.9Oコアシェルナノワイヤ構造薄膜を形成し、ゼーベック係数の増大を観測した。このメカニズム解明にはさらに詳細に調べる必要があるが、本増大の観測の成功は、本ナノ構造戦略による有用性の可能性を示す結果である。

自由記述の分野

ナノ構造物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

この研究は、ナノ構造を用いて量子状態を操作することで熱電変換効率を増大させるという新しい性能向上の方法論を打ち出すものであり、高い学術的意義を有する。また、この手法は、ユビキタス元素からなる酸化物に適用できるため、将来、環境調和型の透明熱電材料実現への道を拓くという社会的インパクトを与えるものである。

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公開日: 2023-01-30  

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