溶融Fe-Pb-S系2液相分離によるPbS-FeSx液体半導体接合熱電変換

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12875139
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 佐々木 康 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90281782)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柏谷 悦章 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10169435) ; 石井 邦宜 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00001214)
• Keywords: 液体半導体 / 2液相分離 / 熱起電力 / 熱電変換

Research Abstract

偏晶系における2液相分離を利用してPN接合を実現するための第1段階として安定して熱起電力を測定するシステムの開発や測定手法を確立するため600℃前後の比較的低い融点を持つSb-Sb_2S_3系を選び、SbおよびSb_2S_3の熱起電力を200〜1000℃の温度意で領域で測定した。試料の保持容器として当初アルミナ坩堝を用いたが、SbおよびSb_2S_3ともアルミナと反応して安定した測定が困難であった。最終的には黒鉛坩堝を用いることにより安定した測定が可能になった。Sbに関してはGotlifにより1000℃までの熱起電力の測定結果が報告されている。液相ではほぼ同じ熱起電力値を得たが、固体において、本測定値は彼らの値より高い値を示した。これはSbに含まれる不純物による影響と思われ、現在それらの影響を検討している。またこれら熱起電力の値から、Sbは液相、固相ともP型半導体であることを確認した。Sb_2S_3においては熱起電力の測定から固相でP型、液相でN型になる事を確認した。また液相において、固体が析出する組成の近傍において熱起電力が増大し、極大値を持つことが明らかになった。この極大値を持つ詳細な理由については明確でなく、今後の検討が必要である。Sb-Sb_2S_3系においてSbがSb_2S_3が平衡する組成においてSb中にSが溶解している。よってSbにSを微量添加した試料の熱起電力を測定した。Sの添加により固相、液相とも熱起電力は増加したが、いずれの相においてもP型であった。以上の結果から、2液相分離を利用することによりPN接合が可能な事を明らかにした。