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2015 年度 実績報告書

ZTメータを用いた酸化物熱電材料の動的・スモールポーラロン生成メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 25410238
研究機関山梨大学

研究代表者

掛本 博文  山梨大学, 総合研究部, 助教 (10334509)

研究分担者 入江 寛  山梨大学, 総合研究部, 教授 (70334349)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード酸化物熱電材料 / Nb oxide / Ba2NaNb5O15 / 熱電特性 / 無次元性能指数 / ハーマン法 / スモールポーラロン / フェルミ積分法
研究実績の概要

本研究では、酸化物熱電材料で、多彩な制御が可能なホッピング伝導を示す材料に着目して研究を実施して来た。平成27年度(最終年度)では、1.試料の還元条件を変えることで、ホッピング伝導からバンド伝導を制御可能であることを熱電特性より明らかにした。熱電特性データより、活性化エネルギーを算出し伝導について相図を得た。2.これまで、低温から室温の領域で利用されることが多かったハーマン法については、測定ホルダーの設定およびデータ精度を向上させて使用し、200-700℃の領域で測定を行い、熱電特性における無次元性能指数(ZT)メータとして活用した。(測定ホルダーの再設計では、有限要素法による解析を行っているが、一部解析が課題となった。) 3.密度汎関数法によるバンド計算結果、より一般的なフェルミ積分法により、還元エネルギーを関数として、キャリア密度(N)、移動度(μ)、熱電特性(S, σ, κ)の計算を行い、酸化物熱電材料の特性発現メカニズム獲得への指針を得た。4.輸送特性、特に有効質量(m*:動的なスモールポーラロン)を明らかにするために、温度可変ホール測定を実施し、特に、N、μ、m*の算出を行った(電極配置については課題が残った)。5.試料の伝導性発現メカニズムを明確にするため、光電子分光法による価電子帯・電子構造の測定を実施した。6.試料の熱電特性、ハーマン法によるZT測定結果との比較を行い、特に、バンド伝導領域での熱電物性をフェルミ積分法の計算結果との比較を行った。以上より、論文(共著):1件、国際会議:5件、国内会議:2件が公開されている。7.現在、以上の最終的な研究成果公表のための論文執筆を行っている。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Niobium(V) Oxide with Added Silevr as a Thermoelectric Material Prepared by Spark Plasma Sintering2015

    • 著者名/発表者名
      T.Kawano, H.Kakemoto, and H.Irie
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 156 ページ: 94-97

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2015.04.148.

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Ba2NaNb5O15の輸送及び熱電特性2016

    • 著者名/発表者名
      掛本博文、常盤佑汰、渡邉拓哉、小澤健介、入江寛
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会、19p-P13-2
    • 発表場所
      東京工業大学、東京都
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] タングステンブロンズ型酸化物Ba2NaNb5O15の電子構造と熱電物性2016

    • 著者名/発表者名
      掛本博文、入江寛
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会、21aPS-83
    • 発表場所
      東北学院大学、宮城県仙台市
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] Silver-Added Niobium(V) Oxide as a Thermoelectric Material Prepared by Spark Plasma Sintering2015

    • 著者名/発表者名
      H.Irie, T.Kawano, and H.Kakemoto
    • 学会等名
      Material Research Society, 2015 Fall meeting
    • 発表場所
      Hynes Convention Center, Boston, MA, USA
    • 年月日
      2015-11-29 – 2015-12-04
    • 国際学会
  • [学会発表] Spark Plasma Sintering-Prepared AgSbO3 and Its Doping Effect as Themoelectric Oxides2015

    • 著者名/発表者名
      K. Ozawa, H.Kakemoto, S. Nishiyama, and H. Irie
    • 学会等名
      The 21th China-Japan Bilateral Symposium on Intelligent Electrophotonic Materials and Molecular Electronics (SIEMME' 21), p.88
    • 発表場所
      International Conference Hotel Xiamen, Xiamen, China
    • 年月日
      2015-09-10 – 2015-09-13
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric properties of oriented multi‐stack structure with non‐stoichiometric tungsten bronze‐type oxides2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kakemoto, T.Watanabe and H. Irie
    • 学会等名
      34th Annual International Conference on Thermoelectrics, 13th European Conference on Thermoelectrics, PA001
    • 発表場所
      International Congress Center Dresden, Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric properties of SrTiO3‐TiN composite2015

    • 著者名/発表者名
      T. Watanabe, I. Hasegawa, H. Kakemoto, and H. Irie
    • 学会等名
      13th European Conference on Thermoelectrics, PA002
    • 発表場所
      International Congress Center Dresden, Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric Properties of Non-Stoichiometric Ba2NaNb5O15 Oriented Ceramics Compared with ab-initio and Transport Calculations2015

    • 著者名/発表者名
      H.Kakemoto, T.Kawano, K.Ozawa, and H.Irie
    • 学会等名
      Material Research Society, 2015 Spring meeting, H8.02
    • 発表場所
      Moscone West Convention Center, San Francisco, CA, USA
    • 年月日
      2015-04-06 – 2015-04-10
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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