シリサイド半導体の特異なマルチモルフィズムとその材料工学への応用

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21246101
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 乾 晴行 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30213135)
• 研究分担者: 岸田 恭輔 京都大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (20354178) ; 岡本 範彦 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60505692)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• キーワード: 熱電変換材料 / 無次元性能指数 / ゼーベック係数 / 電気伝導度 / 熱伝導度 / 微細組織 / ラットリング / 透過電子顕微鏡法

研究概要

副格子の配列の多様性に基づいた特異なマルチモルフィック微細組織を制御して, Ruシリサイドの熱電変換特性の改善および新たな物質探索,特性向上の指導原理の確立を目指した.マルチモルフ界面では,金属副格子の結晶方位は一定に保たれた中でSi副格子の周期が変化しており,電気伝導は阻害されず,熱伝導のみ低下させる理想的な界面と考えられ,実験によりマルチモルフィズムを利用したナノ組織制御により熱電特性を飛躍的に向上させることができることが示された.

研究成果

• [雑誌論文] First-Principles Study on Phase Stability of MoSi2-NbSi2 Pseudobinary Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Yuge, Y. Koizumi, K. Hagiwara, T. Nakano, K. Kishida and H. Inui
  • 雑誌名: Physical Review 巻: Vol.B85, No.13 ページ: 134106-1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of Vacancies and Local Thermal Vibration in Thermoelectric Rhenium Silicide (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka, K. Kishida, N. LOkamoto, N. Endo, E. Okunishi and H. Inui
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: Vol.5, No.3 ページ: 035203-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Friction and Wear Properties ofFe-Si Intermetallic Compounds in Ethyl Alcohol (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Murakami, Y. Hibi, H. Mano, K. Matsuzakiand H. Inui
  • 雑誌名: Intermetallics 巻: Vol.20, No.1 ページ: 68-75
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-TC Ferromagnetic Semiconductor-like Behavior and Unusual Electrical Properties in Compounds with a 2×2×2 Superstructure of the Half-Heusler Phase (2012)
  • 著者名/発表者名: D-B. Xiong, N. L. Okamoto, T. Waki, Y-F. Zhao, K. Kishida and H. Inui
  • 雑誌名: European Journal of Chemistry 巻: Vol.18, No.9 ページ: 2536-2542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planar Symmetry Incompatibility in Ru-Sn-ZnPseudo-Decagonal Approximants Composed of Novel Pentagonal Antiprisms (2011)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, N. L. Okamoto, H. Inui
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: Vol.50, No.3 ページ: 827-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure Refinement of ReSi1. 75 with an Ordered Arrangement of Silicon Vacancies (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, H. Hoshikawa, K. Kuwabara, K. Tananaka, E. Okunishi and H. Inui
  • 雑誌名: Philosophical Magazine 巻: Vol.91, No.23 ページ: 3108-3127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Cr5Si3 with the D8m Structure (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Ochiai, K. Kishida, K. Tanaka and, H. Inui
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1295 ページ: 213-218
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct Observation of an Ordered Arrangement of Vacancies and Large Local Thermal Vibrationin Rhenium Silicide by Cs-corrected STEM (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka, K. Kishida, N. L. Okamoto, H. Inui
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1295 ページ: 397-402
• [雑誌論文] PBET界面制御によるチムニーラダー化合物の熱電特性改善 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 足立大樹, 岸田恭輔, 田中克志, 乾晴行
  • 雑誌名: 日本金属学会報 巻: Vol.50, No.4 ページ: 149-151
• [雑誌論文] Planar Symmetry Incompatibility in Ru-Sn-Zn Pseudo-Decagonal Approximants Composed of Novel Pentagonal Antiprisms (2011)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, N. L. Okamoto, H. Inui
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: Vol.50 ページ: 827-835
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure Iinduced Phase Transformation of Ba8Ga16Ge30 Clathrate Studied by X-Ray Diffraction and Raman Spectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kume, S. Ohno, S. Sasaki, H. Shimizu, Y. Ohishi, N. L. Okamoto, K. Kishida, K. Tanakaand H. Inui
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.10 ページ: 013517-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ru9Zn7Sb8 : A Structure with 2×2×2 Supercell of Half-Heusler Phase (2010)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, Y. F. Zhao, N. L. Okamoto, C. Pietzonka, T. Waki and H. Inui
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: Vol.49 ページ: 10536-10542
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Alloys Containing Double-Mackay Clusters and(Sb1.δZnδ) 24 Snub Cubes Filled with Highly Disordered Zinc Aggregates (2010)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, Y. F. Zhao, W. Schnelle, N. L. Okamoto and H. Inui
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: Vol.49 ページ: 10788-10797
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural and Thermoelectric Properties of Chimney-Ladder Compounds in theRu-Mn-Si System (2010)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, T. Koyama, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: Journal of Electronic Materials 巻: Vol.39 ページ: 1640-1644
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement of the Thermoelectric Properties of the Chimney-Ladder Compounds in theRu-Mn-Si System (2010)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, Y. Hashimoto, T. Koyama, H. Adachi, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: MRS Symposium Proceedings 巻: Vol.1218E ページ: Z06-09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reductionin the Thermal Conductivity of ThermoelectricTitanium Oxide by Introduction of PlanarDefects (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: MRS Symposium Proceedings 巻: Vol.1218 ページ: Z01-04
• [雑誌論文] Improvement of the Thermoelectric Properties ofthe Chimney-Ladder Compounds in theRu-Mn-Si System (2010)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, Y. Hashimoto, T. Koyama, H. Adachi, K. Kishida, K. Tanaka H. Inui
  • 雑誌名: Materials Reasarch Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1218 ページ: Z06-09
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pressure Iinduced Phase Transformation of Ba8Ga16Ge30 Clathrate Studied by X-Ray Diffraction and Raman Rpectroscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Kume, S. Ohno, S. Sasaki, H. Shimizu, Y. Ohishi, N. L. Okamoto, K. Kishida, K. Tanakaand H. Inui
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: Vol.107 ページ: 013517-1-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Ternary and Al Substituted Ru1-xRexSiy Chimney-Ladder Compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Kishida, A. Ishida, T. Koyama, S. Harada, N. L. Okamoto, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.57 ページ: 2010-2019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structures and Thermoelectric Properties of Chimney-LadderCompounds in the Ru2Si3-Mn4Si7 Pseudobinary System (2009)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, T. Koyama, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: Acta Materialia 巻: Vol.57, No.7 ページ: 5036-5045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change in the Thermoelectric Properties with the Variation inthe Defect Structure of ReSi1. 75 (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka, K. Kishida, N. L. Okamoto and H. Inui
  • 雑誌名: Materials Reasarch Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1128 ページ: 1-6
• [雑誌論文] Crystal Structure and Thermoelectric Properties of Mn-Substituted Ru2Si3 with the Chimney-Ladder Structure (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Koyama, N. L. Okamoto, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: Materials Reasarch Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1128 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical and Thermal Properties of Single Crystals of Some Thermoelecric Clathrate Compounds (2009)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, T. Nakano, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 雑誌名: Materials Reasarch Society Symposium Proceedings 巻: Vol.1128 ページ: 1-6
  • 査読あり
• [学会発表] フェーズフィールド法によるNbSi2/MoSi2相界面の緩和 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山崎敏広, 小泉雄一郎, 千葉晶彦, 萩原幸司, 中野貴由, 弓削是貴, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] 第一原理計算に基づく合金の相安定性の予測:MoSi2-NbSi2擬二元系合金 (2012)
  • 著者名/発表者名: 弓削是貴, 岸田恭輔, 乾晴行, 小泉雄一郎, 萩原幸司, 中野貴由
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] 第3元素添加MoSi2/Mo5Si3合金共晶組織の熱安定性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藤原宏介, 笹井雄太, 岸田恭輔, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] Enhanced Thermoelectric Performance of p-typeZnSb as an Eco-benign and Inexpensive Material (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊定邦, 岡本範彦, 岸田恭輔, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] 第3元素添加Mnシリサイドの結晶構造と熱電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 岸田恭輔, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2012年春期(第150回)大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 20120328-30
• [学会発表] Plasticity and Dislocation Structures in L12-Ordered Intermetallic Compounds and Transition-Metal Silicides (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Inui, K. Kishida and N. L. Okamoto
  • 学会等名: 2012 TMS AnnualMeeting & Exhibition
  • 発表場所: Orlando, USA
  • 年月日: 20120311-15
• [学会発表] チムニーラダーシリサイドのナノ構造制御による熱電特性向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 乾晴行
  • 学会等名: 日本熱電学会第14回熱電研究会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
  • 年月日: 2012-01-10
• [学会発表] 周期的面欠陥を有するmagneli相TiO2-xの結晶構造と格子熱伝導度低下の関連性評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 宮内洋平, 多田昌浩, 吉矢真人, 安田秀幸, 原田俊太, 田中克志, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20111107-09
• [学会発表] Phase-field法によるNbSi2/MoSi2相界面への偏析の研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山崎敏広, 小泉雄一郎, 千葉晶彦, 萩原幸司, 中野貴由, 弓削是貴, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2011年秋期(第149回)大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター
  • 年月日: 20111107-09
• [学会発表] HAADF-STEM Analysis of the Crystal Structure of a Long Period Stacking Ordered Phase in a Mg-Al-Gd Alloy (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Yokobayashi, K. Kishida, H. Inui, M. H. Yokobayashi, K. Kishida, H. Inui, M.
  • 学会等名: European Congress on Advanced Materials and Processes(Euromat 2011)
  • 発表場所: Montpellier, France
  • 年月日: 20110912-15
• [学会発表] 異相界面制御によるチムニーラダーシリサイドの熱電特性向上 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 乾晴行
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会平成23年度秋季大会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
  • 年月日: 2011-10-26
• [学会発表] Tuning of Thermoelectric Properties of Half-Heusler Phase Fe1-xNixTiSb (2011)
  • 著者名/発表者名: 熊定邦, 岡本範彦, 岸田恭輔, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2011年春期(第148回)大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] 空孔規則配列相を有するReSi1. 75の異方的な熱電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 田中克志, 岡本範彦, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2011年春期(第148回)大会
  • 発表場所: 東京都市大学
  • 年月日: 2011-03-24
• [学会発表] Formation and Physical Properties of Compounds with Supercell Structure of Normal Half-heusler Phase (2010)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, N. L. Okamoto, S. Harada, K. Tanaka, K. Kishida, H. Inui
  • 学会等名: MRS 2010 Fall Meeting on Solid-State Chemistry of Inorganic Materials VIII
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Direct Observation of an Ordered Arrangement of Vacancies and Large Local Thermal Vibration in Rhenium Silicide by Cs-corrected STEM (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka, N. L. Okamoto, H. Inui
  • 学会等名: MRS 2010 Fall Meeting on Intermetallic Based Alloys for Structural and Functional Applications
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2010-11-29
• [学会発表] Transport Properties of Half-Heusler-Type Structure in Co-Zn-SbSystem (2010)
  • 著者名/発表者名: D. B. Xiong, N. L. Okamoto, S. Harada, K. Tanaka, K. Kishida, H. Inui
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第147回)大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] チムニーラダーシリサイドの構造制御と熱電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第147回)大会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] Bulk Thermoelectric Silicides with the Chimney-Ladder Structure Containing Phonon-Blocking and Electron-Transmitting Interfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, T. Koyama, H. Adachi, K. Kishida, K. Tanaka and H. Inui
  • 学会等名: The 29th International Conference on Thermoelectrics
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 2010-05-30
• [学会発表] ヘミコヒーレント界面を有するチムニーラダーシリサイドの熱電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 岡本範彦, 横林秀幸, 小山達也, 足立大樹, 岸田恭輔, 田中克志, 乾晴行
  • 学会等名: 第七回日本熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 東京大学弥生講堂
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] Nano-Scale Characterization of Structural and Functional Transition Metal Silicides by Scanning Transmissi on Electron Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Inui
  • 学会等名: International Conference on Nanomaterials Synthesis Characterization and Applications
  • 発表場所: Kottayam, India
  • 年月日: 2010-04-27
• [学会発表] チムニーラダーシリサイドに存在する特異な界面と熱伝導 (2010)
  • 著者名/発表者名: 横林秀幸, 橋本裕, 岡本範彦, 足立大輝, 岸田恭輔, 田中克志, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第146回)大会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] シアー構造を有するMagneli相化合物の構造変化と熱電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 田中克志, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2010年春期(第146回)大会
  • 発表場所: 筑波大学筑波キャンパス
  • 年月日: 2010-03-28
• [学会発表] Improvement of the Thermoelectric Properties of the Chimney-Ladder Compounds in the Ru-Mn-SiSystem (2009)
  • 著者名/発表者名: N. L. Okamoto, T. Koyama, K. Kishida
  • 学会等名: MRS 2008 Fall Meeting on EnergyHarvesting-From Fundamentals to Devices
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] Reductionin the Thermal Conductivity of Thermoelectric Titanium Oxide by Introduction of Planar Defects (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Harada, K. Tanaka and H. Inui
  • 学会等名: MRS 2008 Fall Meeting on EnergyHarvesting-From Fundamentals to Devices
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] シリサイド半導体のナノ構造制御と熱電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 乾晴行
  • 学会等名: 応用物理学会平成21年度関西支部シンポジウム「材料・デバイスが拓く創エネルギー技術の新展開」
  • 発表場所: 島津製作所関西支社マルチホール
  • 年月日: 2009-11-16
• [学会発表] HAADF-STEM法によるRe4Si7の結晶構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 原田俊太, 田中克志, 岸田恭輔, 岡本範彦, 乾晴行, 遠藤徳明, 奥西栄治
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-15
• [学会発表] Ir添加Mn4Si7チムニーラダー化合物の結晶構造と熱電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 橋本裕, 岡本範彦, 岸田恭輔, 田中克志, 乾晴行
  • 学会等名: 日本金属学会2009年秋期(第145回)大会
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス
  • 年月日: 2009-09-15
• [備考]
  • URL: http://www.mtl.kyoto-u.ac.jp/groups/inui-g/inui.html