計算的手法による層状酸化物熱電材料の物性発現機構の解明と材料設計

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20760454
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉矢 真人 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00399601)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2009
• キーワード: 熱電材料 / 代替エネルギー / 計算材料科学 / 格子欠陥 / 酸化物

研究概要

優れた性能指数を示す層状酸化物熱電材料を対象に、格子欠陥、特に電子欠陥も含めた点欠陥という観点から、その高い性能指数を実現している優れた電子的特性の起源を第一原理計算法により定量評価するとともに、低い熱伝導度の起源を摂動分子動力学法により定量評価した。その結果、既知の材料系の高性能指数の起源を初めて定量的に説明することが出来たと共に、新たな材料設計指針を示すことに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Mechanism of point defect formation in Na_xCoO_2 by first principle calculation with GGA+U (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Okabayashi, M. Tada, M. Yoshiya
  • 雑誌名: AMTC Lett. 2(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Analyses on Realization of Low Thermal Conductivity without Degrading High Electronic Conductivity in Na_<0.5>CoO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, H. Yasuda
  • 雑誌名: AMTC Lett. 2(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Derivation of Interatomic Potentials from Ab-initio Calculations for Molecular Dynamics Simulations of Na_xCoO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, H. Yasuda
  • 雑誌名: Trans. Mater. Res. Soc. Jpn. 2(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Ionic Radius and Resultant Two-Dimensionality of Phonons on Thermal Conductivity in Mx_CoO_2 (M=Li, Na, K) by Perturbed Molecular Dynamics (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, H. Yasuda
  • 雑誌名: J. Electron. Mater. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] A first-principles study of the role of Na vacancies in the thermoelectricity of Na_xCoO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshiya, T. Okabayashi, M. Tada, C.A.J. Fisher
  • 雑誌名: J. Electron. Mater. (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of point defect formation in Na_xCoO_2 by first principle calculation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Okabayashi, M. Tada, M. Yoshiya
  • 雑誌名: AMTC Lett. 1 ページ: 168-169
• [雑誌論文] Effects of Na vacancies on phonon thermal conductivity of Na_xCoO_2: A perturbed molecular dynamics study (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, T. Nagira, H. Yasuda
  • 雑誌名: AMTC Lett. 1 ページ: 166-167
• [雑誌論文] First principle calculations of various point defects formation in Na_xCoO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Okabayashi, M. Tada, M. Yoshiya
  • 雑誌名: Proc. Conf. Comp. Eng. Sci. 13 ページ: 569-570
• [学会発表] Li_xCoO_2、K_xCoO_2との比較によるNa_xCoO_2の格子熱伝導機構の解明 (2010)
  • 著者名/発表者名: 多田昌浩、吉矢真人、安田秀幸
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春季大会
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] Roles of Na vacancies on phonon thermal conductivity properties of Na_xCoO_2: A perturbed molecular dynamics study (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, T. Nagira, H. Yasuda
  • 学会等名: ICT/ECT2009
  • 年月日: 20090726-20090730
• [学会発表] Roles of Na vacancies on electronic properties of Na_xCoO_2: A first principles computational study (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshiya, T. Okabayashi, M. Tada
  • 学会等名: ICT/ECT2009
  • 年月日: 20090726-20090730
• [学会発表] GGAを用いた第一原理計算によるNaCoO_2とNa_<0.5>CoO_2内のNa空孔形成の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 岡林貴浩、多田昌浩、吉矢真人
  • 学会等名: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] 層状酸化物におけるカチオン空孔のフォノン熱伝導機構に対する影響の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 多田昌浩、吉矢真人、安田秀幸
  • 学会等名: 第19回日本MRS学術シンポジウム
  • 年月日: 2009-12-08
• [学会発表] Na_xCoO_2における点欠陥の形成及びその電子状態に与える影響の第一原理計算による定量解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉矢真人、岡林貴浩、多田昌浩
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成21年度秋季大会
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] 計算手法による層状熱電材料のフォノン熱伝導特性の解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 多田昌浩、岡林貴浩、吉矢真人
  • 学会等名: 機能元素のナノ材料科学第2回若手の会
  • 年月日: 2009-07-23
• [学会発表] Formation Energy of point defects and resulting modification of electronic structure in Na_xCoO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Okabayashi, M. Tada, M. Yoshiya
  • 学会等名: 2008CMCEE
  • 年月日: 20081110-20081114
• [学会発表] Effect of Na layer state to phonon thermal conductivity of Na_xCoO_2: A perturbed molecular dynamics study (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, T. Okabayashi, M. Yoshiya
  • 学会等名: 2008CMCEE
  • 年月日: 20081110-20081114
• [学会発表] Detailed Mechanism of Thermal Conduction in Na_xCoO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshiya, M. Tada, T. Nagira, H. Yasuda
  • 学会等名: IUMRS-ICA2008
  • 年月日: 20081109-20081113
• [学会発表] Roles of Na vacancy on Lowering Lattice Thermal Conductivity in Na_xCoO_2 (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshiya, T. Okabayashi, M. Tada, T. Nagira, H. Yasuda
  • 学会等名: MS&T'08
  • 年月日: 20081005-20081009
• [学会発表] Na層の状態が酸化物熱電変換材料Na_xCoO_2のフォノン熱伝導に及ぼす影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 多田昌浩、柳楽知也、安田秀幸、吉矢真人
  • 学会等名: 日本金属学会2008年秋期大会
  • 年月日: 20080923-20080925
• [学会発表] Analysis of point defect formation in Na_xCoO_2 by first principle calculation (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Okabayashi, M. Tada, M. Yoshiya
  • 学会等名: AMTC1
  • 年月日: 20080629-20080630
• [学会発表] Effects of Na vacancies on phonon thermal conductivity of Na_xCoO_2: A perturbed molecular dynamics study (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Tada, M. Yoshiya, T. Nagira, H. Yasuda
  • 学会等名: AMTC1
  • 年月日: 20080629-20080630
• [学会発表] 第一原理計算による層状酸化物熱電材料Na_xCoO_2における点欠陥形成エネルギーと電子状態変化 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡林貴浩、多田昌浩、吉矢真人
  • 学会等名: TSJ2008
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] 層状酸化物熱電材料Na_xCoO_2の熱伝導機構の詳細 (2008)
  • 著者名/発表者名: 吉矢真人、多田昌裕、安田秀幸、柳樂知也
  • 学会等名: TSJ2008
  • 年月日: 2008-08-22
• [学会発表] 酸化物熱電材料Na_xCoO_2における種々の点欠陥の第一原理計算 (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡林貴浩、多田昌浩、吉矢真人
  • 学会等名: 第13回計算工学講演会
  • 年月日: 2008-05-21