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2010 年度 研究成果報告書

アルカリ金属を活用した熱電変換シリサイドの合成と特性評価

研究課題

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研究課題/領域番号 20685015
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 無機工業材料
研究機関東北大学

研究代表者

山田 高広  東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10358260)

研究期間 (年度) 2008 – 2010
キーワード無機合成 / 材料合成プロセス
研究概要

金属とSiの粉末原料に活性金属であるNaを添加して加熱する金属シリサイドの新しい低温合成法を開拓し,熱電特性を有する金属シリサイドであるβ-FeSi_2,MnSi_<1.7+δ>,CoSi,CrSi_2,Mg_2Siの粉末やバルク体が低温(500-900℃)で合成できることを示し,これらの熱電特性を評価した.Na-Si系状態図を作成することで,Na-Si融液が500℃程度の低温でも形成されることが明らかになり,液相のSiが固相の金属と高い反応性を示すために固相反応法よりも低い温度で金属シリサイドが生成する反応機構が明らかになった.この合成手法を用いることで,高融点金属シリサイドであるα-MoSi_2やNbSi_2,準安定相β-MoSi_2の単相粉末試料が,それぞれ800,627,600℃で合成された.また,Nb板をSiとNaとともに加熱することで,耐酸化性を有する緻密なNbSi_2膜がNb板上に作製された.Naを用いた本合成手法が汎用性の高い金属シリサイドの新しい低温合成法であることが示された.

  • 研究成果

    (46件)

すべて 2011 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (35件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Low-temperature synthesis of α- and β-MoSi_2 powders using Na2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, H.Yamane
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds Vol.509

      ページ: L23-L25

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal structure and thermoelectric properties of β-MoSi_22011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, H.Yamane
    • 雑誌名

      Intermetallics Vol.19

      ページ: 908-912

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Higher Manganese Silicide (HMS) Bulk and Fe-containing HMS Bulk Using a Na-Si Melt and Their Thermoelectrical Properties2011

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, Y.Miyazaki, H.Yamane
    • 雑誌名

      Thin solid films (Accepted)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Na-Si融液とFe圧粉成型体の反応によるβ-FeSi_2多結晶バルク体の低温合成2011

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 高橋純一, 山根久典
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金 58巻

      ページ: 110-115

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Na-Si融液を利用したNbSi_2粉末の低温合成2011

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕人, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 雑誌名

      粉体および粉末冶金 58巻

      ページ: 116-120

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Naを用いた新規物質探索と新しい材料合成プロセスの開拓2011

    • 著者名/発表者名
      山根久典, 森戸春彦, 山田高広
    • 雑誌名

      日本金属学会誌 75巻

      ページ: 5-9

  • [雑誌論文] Na-Si binary phase diagram and solution growth of silicon crystals2009

    • 著者名/発表者名
      H.Morito, T.Yamada, T.Ikeda, H.Yamane
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds Vol.480

      ページ: 723-726

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of stacking fault on the diffraction intensities of β-FeSi_22009

    • 著者名/発表者名
      H.Yamane, T.Yamada
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds Vol.476

      ページ: 282-287

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of Bulk β-FeSi_2 Using a Na-Si Melt2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, H.Morito, H.Yamane
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Vol.48

      ページ: 100209-1-"100209-3"

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation of polycrystalline bulk Mg_2Si by using NaSi2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, Y.Oishi, H.Morito, H.Yamane
    • 雑誌名

      Journal of Materials Science Vol.44

      ページ: 5688-5691

    • 査読あり
  • [学会発表] Naフラックスを用いたシリサイドの新しい合成法2011

    • 著者名/発表者名
      山田高広
    • 学会等名
      2011年春季 第58回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      厚木市
    • 年月日
      2011-03-24
  • [学会発表] Naを利用したMn-Al-Si系化合物の合成と特性評価2011

    • 著者名/発表者名
      浅倉駿, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      第49回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山市
    • 年月日
      2011-01-11
  • [学会発表] Preparation of β-FeSi_2 and MnSi_<1.7+δ> Bulks from Metal Compact Bodies Using a Na-Si Melt and Their Thermoelec tric Properties2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, E.Kariya, H.Morito, Y.Miyazaki, J.Takahashi, H.Yamane
    • 学会等名
      3rd International Congress on Ceramics
    • 発表場所
      Osaka, Japan
    • 年月日
      2010-11-17
  • [学会発表] Na-Si融液を用いたNb板へのNbSi_2コーティング被膜の作製2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕人, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成22年秋季大会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2010-11-11
  • [学会発表] Naを利用したMoSi_2粉末の低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成22年秋季大会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2010-11-11
  • [学会発表] Na-Si融液を利用したNb板へのNbSi_2被膜の作製2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕人, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      平成22年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] Naを用いたMn-Al-Si系化合物の合成と特性評価2010

    • 著者名/発表者名
      浅倉駿, 山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      平成22年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] アルカリ金属を利用したTiC, Mo_2C, WCの低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      菅野公貴, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      平成22年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2010-10-28
  • [学会発表] Fe圧粉成型体からのCoドープβ-FeSi_2多結晶バルク体の合成とその熱電特性2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] β-MoSi_2の焼結体の作製と熱電特性2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] LiまたはNaを利用したTiC, Mo_2C, WCの低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      菅野公貴, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      日本金属学会2010年秋期(第147回)大会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2010-09-27
  • [学会発表] Naを利用したβ-MoSi_2の合成と熱電特性評価2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      2010年秋季 第71回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      長崎市
    • 年月日
      2010-09-16
  • [学会発表] Low-temperature preparation of MoSi_2 powders using a Na-Si melt2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, H.Yamane
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Ceramic Processing Science
    • 発表場所
      Zurich, Switzerland
    • 年月日
      2010-08-30
  • [学会発表] C40型構造β-MoSi_2の合成と熱電特性評価2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      第7回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-08-20
  • [学会発表] Preparation and Thermoelectrical Properties of Higher Manganese Silicide Bulk Prepared From a Mn Compact Using a Na-Si Melt2010

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, Y.Miyazaki, H.Yamane
    • 学会等名
      APAC-SILICIDE 2010
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan.
    • 年月日
      2010-07-26
  • [学会発表] Fe圧粉成型体からのβ-FeSi_2多結晶バルク体の低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成22年春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-05-27
  • [学会発表] Naを利用したNbSi_2の低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕人, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成22年春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-05-26
  • [学会発表] Na融液を利用したMoSi_2粉末の低温合成2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2010年年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-03-24
  • [学会発表] Na-Si融液を利用したシリサイド熱電材料の合成と熱電特性2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広
    • 学会等名
      第15回シリサイド系半導体研究会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2010-03-21
  • [学会発表] Naを用いたβ-FeSi_2バルク体の合成と熱電特性2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      第57回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      平塚市
    • 年月日
      2010-03-19
  • [学会発表] Naを利用したMg_2Siバルク熱電半導体の合成2010

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 大石悠佑, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      東北大学研究所連携プロジェクト第3期 平成21年度成果報告会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2010-02-08
  • [学会発表] Na-Si融液を利用したMoSi_2の低温合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      第9回東北大学多元物質科学研究所 研究発表会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2009-12-10
  • [学会発表] Low Temperature Preparation and Characterization of Bulk β-FeSi_2 Using a Na-Si Melt2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, E.Kariya, H.Morito, H.Yamane
    • 学会等名
      Second French Research Organizations-Tohoku University Joint Workshop on Frontier Materials
    • 発表場所
      Sendai, Japan
    • 年月日
      2009-12-01
  • [学会発表] Na-Si融液を用いたNbSi_2の低温合成2009

    • 著者名/発表者名
      佐藤裕人, 山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      平成21年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2009-10-30
  • [学会発表] Naを用いたMn-Si-Al系化合物の合成2009

    • 著者名/発表者名
      浅倉駿, 山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      平成21年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
    • 発表場所
      札幌市
    • 年月日
      2009-10-30
  • [学会発表] Na-Si融液を用いた遷移金属シリサイド多結晶バルク体の合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2009-10-27
  • [学会発表] Na-Si融液を利用した金属シリサイドの合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広
    • 学会等名
      平成21年度化学系学協会東北大会
    • 発表場所
      郡山市
    • 年月日
      2009-09-20
  • [学会発表] Na-Si融液を用いたβ-FeSi_2バルク体の低温合成2009

    • 著者名/発表者名
      苅谷英里, 山田高広, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      日本金属学会2009年秋期講演大会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2009-09-17
  • [学会発表] Na-Si融液を用いたMoSi_2粉末の低温合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      日本金属学会2009年秋期講演大会
    • 発表場所
      京都市
    • 年月日
      2009-09-16
  • [学会発表] Na-Si融液を利用したMnSi_<1.7+δ>多結晶バルク体の合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 山根久典
    • 学会等名
      2009年秋期第70回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      富山市
    • 年月日
      2009-09-08
  • [学会発表] Na-Si融液を用いたβ-FeSi_2多結晶バルク体の合成と熱電特性2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      第六回日本熱電学会
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2009-08-10
  • [学会発表] Synthesis of Mg_2Si bulk by using a Na flux and NaSi2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, Y.Ohish, H.Morito, H.Yamane
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Freiburg, Germany
    • 年月日
      2009-07-30
  • [学会発表] Pressure-less preparation of polycrystalline β -FeSi_2 bulk with a Na melt2009

    • 著者名/発表者名
      T.Yamada, E.Kariya, H.Morito, H.Yamane
    • 学会等名
      The 28th International Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Freiburg, Germany
    • 年月日
      2009-07-30
  • [学会発表] ナトリウムを利用したβ-FeSi_2多結晶バルク体の合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 苅谷英里, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] NaSiを用いたMg_2Si多結晶バルク体の合成2009

    • 著者名/発表者名
      山田高広, 大石悠佑, 森戸春彦, 山根久典
    • 学会等名
      2009年春季第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2009-03-31
  • [産業財産権] 金属ケイ素化物の製造方法2008

    • 発明者名
      山田高広,山根久典
    • 権利者名
      東北大学
    • 産業財産権番号
      特許権,特願2008-177457
    • 出願年月日
      2008-07-08

URL: 

公開日: 2012-02-13   更新日: 2016-04-21  

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