貴金属ナノ粒子を担持したバルクナノ熱電材料の創出と熱電特性

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23686091
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 黒崎 健 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90304021)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 熱電変換

研究概要

本研究では、放射線照射法と放電プラズマ焼結法を組み合わせた手法により、熱電材料中に貴金属ナノ粒子を分散させたバルクナノ材料を創出することを目的としている。
今年度は、貴金属水溶液濃度やγ線照射時間等を変化させることで、ナノ粒子の担持量やサイズを変化させた種々の複合粒子を作製した。ナノ粒子の種類、量、サイズの異なる複合粒子に対してSPSを施すことで、ナノ粒子の分散形態の異なる種々のバルクナノ材料を作製した。具体的には、BiSbTe合金に種々の量の金ナノ粒子を付与した複合材料を作製し、そのゼーベック係数、電気抵抗率、熱伝導率、ホール効果を測定することで、性能指数ZTを評価した。その結果、ナノ粒子を付与していない通常のBiSbTe合金のZTに対して、最大で18%高いZTを得ることに成功した。このZTの向上は、主にナノ粒子の付与による熱伝導率の低減に起因するものであった。

現在までの達成度 (区分)

理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Low-thermal-conductivity group 13 chalcogenides as high-efficiency thermoelectric materials (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Phys. Status Solidi A 巻: 210 ページ: 82-88
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanostructuring and thermoelectric characterization of (GaSb)3(1-x)(Ga2Te3)x (2013)
  • 著者名/発表者名: Toshimichi Nakayama, Ken Kurosaki, Masaaki Shuto, Chang-eun Kim, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: J. Electron. Mater. 巻: 42 ページ: 未定
  • DOI: 10.1007s11664-012-2405-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermoelectric properties of indium-added skutterudites InxCo4Sb12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Guanghe Li, Ken Kurosaki, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: J. Electron. Mater. 巻: 42 ページ: 未定
  • DOI: 10.1007/s11664-012-2290-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] High temperature thermoelectric properties of half-Heusler compound PtYSb (2013)
  • 著者名/発表者名: Guanghe Li, Ken Kurosaki, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 52 ページ: 041804-1-4
  • DOI: 10.7567/JJAP.52.041804
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of the defects on the thermoelectric properties of Cu-In-Te chalcopyrite-related compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Atsuko Kosuga, Ryosuke Higashine, Theerayuth Plirdpring, Mie Matsuzawa, Ken Kurosaki, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 121803-1-4
  • DOI: 10.1143/JJAP.51.121803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction in lattice thermal conductivity of InSb by formation of the ZnIn18GeSb20 alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: Donghun Kim, Ken Kurosaki, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Mater. Trans. 巻: 53 ページ: 1976-1980
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2012176
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of thermoelectric properties of CoSb3-based skutterudites by double filling of Tl and In (2012)
  • 著者名/発表者名: Adul Harnwunggmoung, Ken Kurosaki, Atsuko Kosuga et al.
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 112 ページ: 043509-1-6
  • DOI: 10.1063/1.4748340
  • 査読あり
• [雑誌論文] α-Ag9GaTe6の熱電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 首藤将彰，黒崎 健，大石佑治，牟田浩明，山中伸介
  • 雑誌名: 日本金属学会誌 巻: 76 ページ: 504-507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal conductivity of size-controlled bulk silicon nanocrystals using self-limiting oxidation and HF etching (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Suzuki, Yuji Ohishi, Ken Kurosaki, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 5 ページ: 081302-1-3
  • DOI: 10.1143/APEX.5.081302
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature thermoelectric properties of non-stoichiometric Ag1-xInTe2 with chalcopyrite structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Aikebaier Yusufu, Ken Kurosaki, Tohru Sugahara, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Mater. Sci. Eng. B 巻: 177 ページ: 999-1002
  • DOI: 10.1016/j.mseb.2012.04.025
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chalcopyrite CuGaTe2: A high-efficiency bulk thermoelectric material (2012)
  • 著者名/発表者名: Theerayuth Plirdpring, Ken Kurosaki, Atsuko Kosuga et al.
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 24 ページ: 3622–3626
  • DOI: 10.1002/adma.201200732
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the amount of vacancies on the thermoelectric properties of Cu-Ga-Te ternary compounds (2012)
  • 著者名/発表者名: Theerayuth Plirdpring, Ken Kurosaki, Atsuko Kosuga, Manabu Ishimaru, Adul Harnwunggmoung, Tohru Sugahara, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Mater. Trans. 巻: 53 ページ: 1212-1215
  • DOI: 10.2320/matertrans.E-M2012810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of phase transition on the thermoelectric properties of Ag2Te (2012)
  • 著者名/発表者名: Do-young Jung, Ken Kurosaki, Tohru Sugahara, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: Mater. Trans. 巻: 53 ページ: 1216-1219
  • DOI: 10.2320/matertrans.E-M2012815
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-temperature thermoelectric properties of Cu2In4Te7 (2012)
  • 著者名/発表者名: Theerayuth Plirdpring, Ken Kurosaki, Atsuko Kosuga, Manabu Ishimaru, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: phys. status solidi-R 巻: 6 ページ: 154-156
  • DOI: 10.1002/pssr.201290009
  • 査読あり
• [雑誌論文] TiO2-xにおける面状格子欠陥が熱伝導率・電気伝導率へ与える影響の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本智久，大石佑治，黒崎 健，牟田浩明，山中伸介
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy 巻: 59 ページ: 196-200
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Cu doping into the Ga site on the thermoelectric properties of AgGaTe2 with chalcopyrite structure (2012)
  • 著者名/発表者名: Aikebaier Yusufu, Ken Kurosaki, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, and Shinsuke Yamanaka
  • 雑誌名: J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy 巻: 59 ページ: 206-209
  • 査読あり
• [学会発表] THERMOELECTRIC PROPERTIES OF THALLIUM-FILLED SKUTTERUDITES: n-type TlxCo4Sb12 and p-type TlxFe1Co3Sb12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki
  • 学会等名: The 15th Asian Chemical Congress (15ACC)
  • 発表場所: Resorts World Sentosa, Singapore
  • 年月日: 20130819-20130823
  • 招待講演
• [学会発表] High-temperature thermoelectric properties of p-type Tl-filled skutterudites: TlxFe1Co3Sb12 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki
  • 学会等名: The 32nd International Conference on Thermoelectrics (ICT2013)
  • 発表場所: Kobe International Conference Center
  • 年月日: 20130630-20130704
• [学会発表] Ｐ型スクッテルダイト化合物の熱電特性に及ぼすＴｌ充填の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒崎 健
  • 学会等名: 日本金属学会「2013年春期(第152回)大会」
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 20130327-20130329
• [学会発表] Thermoelectric properties of Group 13 Elements - filled CoSb3 Based Skutterudites (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki
  • 学会等名: 2012 Powder Metallurgy World Congress & Exhibition (PM2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama
  • 年月日: 20121014-20121018
• [学会発表] Thermoelectric properties of Tl-filled CoSb3 Based Skutterudites (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki
  • 学会等名: IUMRS-International Conference on Electronic Materials (IUMRS-ICEM 2012)
  • 発表場所: Pacifico Yokohama
  • 年月日: 20120923-20120928
• [学会発表] TlとInのダブル充填によるCoSb3の熱電特性の向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒崎 健
  • 学会等名: 日本金属学会「2012年秋期(第151回)大会」
  • 発表場所: 愛媛大学
  • 年月日: 20120917-20120919
• [学会発表] カルコパイライト型化合物CuGaTe2の高温熱電特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒崎 健
  • 学会等名: 日本熱電学会第9回学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 20120827-20120828
• [図書] 熱電材料と製造プロセス技術～熱電学シリーズ2 (2012)
  • 著者名/発表者名: 黒崎 健（分担執筆）
  • 総ページ数: 366
  • 出版者: S and T出版
• [図書] Thermoelectrics and its energy harvesting, modules. Systems, and applications in thermoelectrics (2012)
  • 著者名/発表者名: Ken Kurosaki and Shinsuke Yamanaka（分担執筆）
  • 総ページ数: 581
  • 出版者: CRC Press
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科環境・エネルギー工学専攻環境エネルギー材料工学領域
  • URL: http://www.see.eng.osaka-u.ac.jp/seems/seems/
• [備考] ナノスケール構造制御による高効率バルクシリコン熱電材料の開発
  • URL: http://thermoelectric-nanosilicon.jp/index.html