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2022 年度 研究成果報告書

強い非補償伝導を示す熱電半金属の合成と物性測定

研究課題

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研究課題/領域番号 21K13878
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分13030:磁性、超伝導および強相関系関連
研究機関名古屋大学

研究代表者

中埜 彰俊  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (50842613)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード熱電半金属 / 高移動度 / 低次元系 / 層状遷移金属カルコゲナイド
研究成果の概要

本研究では、申請者が見出した半金属Ta2PdSe6が低温で示す巨大熱電電力因子の起源について、放射光X線回折実験、および元素置換効果の観点から調べた。ゼーベック効果の測定から、室温では電子、低温では正孔が支配的なキャリアになることが示唆されるが、結晶構造は室温と低温でほとんど変化がなく、この変化はバンド構造起因ではないことが分かった。申請者の構築した簡易的な2キャリアモデルでTaサイトにNbを置換した際の効果を調べると、電子に対する正孔の移動度の大きさをパラメータとして定量的に解析可能であることが分かった。このことは、移動度をパラメータとした新しい低温用熱電物質の設計指針を提示している。

自由記述の分野

固体物性物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果の学術的意義は、Ta2PdSe6という半金属物質が従来の半導体熱電材料と桁違いに大きな熱電性能を示すこと、さらにその性能が移動度に起因した"非補償性"という新しい設計指針にあることを示したことである。従来の熱電物質開発においては、超伝導デバイスの電子冷却や冷熱の利用が期待される低温(T < 200 K)における熱電物質の研究はあまり進んでいなかったが、この研究成果により、これまでほとんど手つかずで残されていた半金属物質群の鉱脈からより有望な物質の発見につながるかもしれない。将来的には超伝導素子の局所冷却・無冷媒動作などに革新的な影響を与えることも期待される。

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公開日: 2024-01-30  

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