2005 Fiscal Year Annual Research Report
新規層状熱電酸化物の創製と高性能化技術に関する研究
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05F05864
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
舟橋 良次 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 主任研究員
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
FLAHAUT Delphine 独立行政法人産業技術総合研究所, ユビキタスエネルギー研究部門, 外国人特別研究員
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Keywords | 酸化物熱電 / 層状物質 / インターカレーション |
Research Abstract |
我々の研究室では熱電酸化物材料から構成される熱電モジュールを作製し、高い耐久性と優れた発電性能を報告してきた。用いた材料はp型がCa_3Co_4O_9、n型がLaNiO_3であるが、n型の性能が非常に低いため変換効率は1%程度であった。そこでn型材料をLaNiO_3より高い変換効率を有するCaMnO_3に変えたモジュールの作製を計画した。CaMnO_3はCaサイトをLaやBi等3価以上の価数を有する元素で置換することで性能が向上する。そこでCaをYb、Tb、Nd、Hoといった希土類元素で置換することで熱電特性の改善を試みた。その結果、Ca_<0.95>Yb_<0.05>MnO_3でこの物質群で報告されている最高レベルの特性が得られた。この原因について考察し、置換元素のイオンサイズと熱電特性との関係を見いだした。 熱電酸化物のエレクトロニクス等への応用を考えた場合、モジュールの薄膜化が必要となる。特にポリイミド等ポリマーシート上へ成膜することが出来れば、コンピューター等電子機器からの廃熱回収への道が拓ける。我々の研究室ではこれまでに石英ガラス及びポリイミド基板を用いたCa_3Co_4O_9薄膜の作製に成功している。しかし膜内の結晶性の配向度、結晶性は必ずしも良好ではなく、ポストアニールが必要であった。そこで本研究では非晶質である石英ガラス及びポリイミド基板上にあらかじめCeO_2等の酸化物層を配向させ、その上へCa_3Co_4O_9薄膜をエピタキシャル成長させることを試みた。これまでにCeO_2の配向化には成功しており、Ca_3Co_4O_9成膜の準備は整った。
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