| 研究概要 |
高性能方向に優先方位を持つBi_2Te_3系熱電材料の簡便な作製手法としてスライドボートを用いた液相成長法を検討した。本年度は①p型Bi_<0.5>Sb_<1.5>Te<3>の不純物添加によるキャリア濃度制御、②Cu添加n型Bi_2Te_<2.85>Se_<0.15>の作製および物性評価を中心に研究を行った。
p型Bi_<0.5>Sb_<1.5>Te<3>については、昨年度、揮発成分であるTeのを補償し、キャリア濃度を減少させることで室温で高出力因子を達成した。本年度はPb, SnをBi，Sbと置換することでキャリア濃度を増加させることを試みた。その結果、室温でのキャリア(正孔) 濃度はPb, Sn 添加量に依存して増加すること、Pb, Sn 添加試料とも,高いキャリア濃度のため,500K 付近からは無添加試料より高い出力因子が得られること、Pb 添加試料は, Sn 添加試料と比較して不純物添加による移動度の減少が少なく、大きな値を示すことが明らかになった。電気抵抗率が小さいため、熱伝導率の増加も予想され、高性能指数にはならないと予想されるが、本研究のプロセスで、比較的広い範囲で動作温度を制御可能であることが示された。
Cu添加n型Bi_2Te_<2.85>Se_<0.15>については、p型と同様、簡便な手法で高性能方向に配向した材料が得られた。Cuはドナー不純物として働きCu_<0.02>Bi_2Te_<2.85>Se_<0.15>なる組成において4×10＾<-3>W/K＾2mを超える大きな出力因子が得られた。この値は再現良く得られること、時間経過および300℃までの温度サイクルによる性能劣化がないこと等、実際の応用に対して好ましい性質を有することも確認した。
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