2003 Fiscal Year Annual Research Report
スピンエントロピー逆流機構によるN型酸化物熱電変換材料の設計と合成
Project/Area Number |
03J01196
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Research Institution | Waseda University |
Principal Investigator |
小林 航 早稲田大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | Mn酸化物 / 酸化物熱電変換材料 / 軌道の自由度 |
Research Abstract |
本申請研究の目的は(1)スピンエントロピー逆流機構が成立するMn^<3+>とMn^<4+>からなるMn酸化物を系統的に調べ,より熱電変換性能のよい材料を探索すること,(2)Mn酸化物以外の系でスピンエントロピー逆流機構を用いてN型材料を設計すること,(3)この機構を利用した熱電素子,デバイスの作製を提案することである。 平成15年度は,MnO_6八面体を持ち,Mnの価数が+3と十4である酸化物CaMn_<3-x>Cu_xMn_4O_<12>,LiMn_2O_4の焼結体試料,Pr_<0.5>Ca_<0.5>MnO_3の単結晶試料を作製し,4.2から1000Kまでの電気抵抗率と熱起電力を測定した。 得られた熱起電力の値はどの物質においても高温極限で-80μV/Kになることがわかった。これはMn^<3+>イオンのe_g軌道の自由度が高温になって回復したことによる。この結果はより高温まで熱起電力を測定したために初めて明らかになったことである。これらのMn酸化物は高温では軌道の縮退効果により比較的高い熱電特性を持つといえる。また、その他の結果として電気抵抗率と熱起電力は高温極限で,キャリア濃度にも結晶構造にもよらず,それぞれ10mΩcm,-80μV/Kという普遍的な値を持つことが明らかになった。このことは局所的なMn^<3+>イオンとMn^<4+>イオンの交換だけがマクロな電荷輸送特性を支配していることを示唆している。
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Research Products
(2 results)
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[Publications] 小林 航: "Negative thermoelectric power induced by positive carriersin CaMn_<3-x>Cu_xMn_4O_<12>"Journal of the Physical Society of Japan. VOl.73,No.3. 523 (2004)
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[Publications] 小林 航: "Universal charge transport of the Mn oxides in the high temperature limit"Journal of Applied Physics. 01 June. (2004)