環境低負荷半導体材料による分散型排熱リサイクルシステムの構築

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650317
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: 高梨 良文 東京理科大学, 基礎工学部・材料工学科, 教授 (30318224)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 飯田 努 東京理科大学, 基礎工学部・材料工学科, 講師 (20297625)
• Keywords: 環境半導体 / 熱電変換材料 / シリサイド / マグネシウムシリサイド / 高純度焼結カーボン

Research Abstract

現在用いられている熱電変換材料と比べ高い熱電性能指数(ZT)が期待されるMg_2Siについて、バルク結晶を得るための各種育成条件の抽出および多結晶試料の育成を行った。
試料作製・特性評価
-垂直ブリッジマン(VB)法によりモル比Mg:Si=70:30(Mg-rich),67:33(stoichiometry)60:40(Si-rich)の原料組成を用いMg_2Si結晶を析出した。
-昨年までに確認したパイロカーブ高純度焼結カーボン(PG)に加え、高密度アルミナるつぼを新たに導入し、育成プロセスの改善を行った。アルミナるつほ材では融液とアンプル材との間の撥液性確保に今後のプロセス改善の余地があるが、今後展開する予定の任意形状Mg_2Si結晶育成が可能であることが示唆された。
-PGるつぼ、アルミナるつぼ共に、育成された結晶は、X線ディフラクトメータ法および電子プローブマイクロアナラィザー測定から、従来育成したMg_2Si結晶と比較して高い結晶性を有する試料作製が確認された。従来はMg_2Siと金属Mgの混相からなる結晶が主に得られていたが、育成試料の大部分がMg_2Siのみからなる結晶を再現性よく育成する条件を抽出することができた。
-PGるつぼおよびアルミナるつぼにより育成された試料の特性を詳細に調べた結果、PGるつぼでは、育成中にカーボンが混入し、熱電特性に影響を与えていることが明らかとなった。カーボンの混入が無いアルミナるつぼについてはカーボンの混入は無いものの、熱電特性が低下することが明らかとなった。
総括
-るつぼ材としてパイロカーブ高純度焼結カーボン素材および高密度アルミナるつぼによる育成試料の電気的特性・熱電特性を詳細に調べ検討を行った。

Research Products

• [Publications] M.Yoshinaga, T.Iida, M.Noda, T.Endo, Y.Takanashi: "Bulk crystal growth of Mg_2Si by the vertical Bridgman method"Thin Solid Films. (In press). (2004)
• [Publications] S.Kishino, T.Iida, T.Kuji, Y.Takanashi: "Crystal growth of orthorhombic BaSi_2 by the vertical Bridgman method"Thin Solid Films. (In press). (2004)