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2007 Fiscal Year Annual Research Report

新規クラスレート半導体の創製と熱電変換材料への応用に関する研究

Research Project

Project/Area Number 19560713
Research InstitutionTokyo University of Science, Yamaguchi

Principal Investigator

阿武 宏明  Tokyo University of Science, Yamaguchi, 基礎工学部, 准教授 (60279106)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古賀 健治  山口東京理科大学, 基礎工学部, 助教 (10423386)
Keywords熱電変換材料 / クラスレート / 半導体 / 熱電発電 / 省エネルギー / 廃熱利用 / 熱電能 / 電子構造計算
Research Abstract

本研究では,熱電変換材料としての実用化を目指して,高い熱電性能を有する新規クラスレート半導体の創製に関する基礎的研究を行う。具体的には,材料プロセス,ホスト・ゲスト元素置換効果,バンド構造計算に基づく熱電物性解析と材料設計について検討する。平成19年度の主な研究成果を以下にまとめる。
1.Si系クラスレートの熱処理効果について検討し,X線回折,組成分析,組織・構造観察等の評価を行った結果,熱処理によって異相の低減・組成の均一化に一定の効果のあることがわかった。しかし,キャリア散乱低減、移動度増加などの熱電物性の充分な向上には至っておらず,プロセスの改善・工夫と条件の最適化の検討を継続する必要がある。
2.Ba_8Au_xGa_ySi_<46-x-y>において熱電特性へのホストAu置換効果について調べた。Ba_8Ga_ySi^<46-y>ではGa組成を変化させてキャリア補償を行ってもn型のみでp型はできないが,Ba_8Au_xGa_ySi_<46-x-y>ではAu組成xがx=0-3の範囲ではn型でx=4-6ではp型となることを見出した。n型の組成範囲では,Au置換によって熱電能が増加する効果があり,有効質量は,Ba_8Ga_ySi^<46-y>では約1.5m_0に対してBa_8Au_xGa_ySi_<46-x-y>では約2.5m_0と増加することがわかった。
3.Ba_8Au_xGa_ySi_<46-x-y>のAu組成x=1の場合について,BaゲストをSrあるいはEuで置換したn型Ba_6A_2AuGa_<13>Si<32>(A=Sr,Eu)を作製し,熱電特性へのゲスト置換効果についても検討したところ,ゲスト置換によって熱電能が増加する効果のあることが示唆された。
4.Siクラスレートの電子構造計算を実施して元素置換の効果を検討したところ,ホストのAu置換およびゲストのSr・Eu元素置換のいずれも伝導帯底付近のエネルギー分散関係に影響を及ぼすことが判明した。

  • Research Products

    (13 results)

All 2008 2007

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Effbct of Au substitution on thermoelectric properties of silicon clathrate compounds2007

    • Author(s)
      H.Anno, K.Suzuki, K.Koga, and K.Matsubara
    • Journal Title

      IEEE Proceedings of The XXVI International Conference on Thermoelectrics(ICT2007) (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Ba_8Au_2Ga_x.Ge_<44_x>クラスレートの作製とその熱電特性2008

    • Author(s)
      野口 信次, 鈴木 康司, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集, (30a-P15-1, p.273)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部,船橋キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-30
  • [Presentation] Ba_<8-x>Eu_xCU_ySi_<46-y>クラスレート化合物の熱電特牲2008

    • Author(s)
      沖田 一樹, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集, (30a-P15-2, p.274)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部,船橋キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-30
  • [Presentation] Si系クラスレート化合物の熱電特性に及ぼす元素置換効果2008

    • Author(s)
      鈴木 康司, 野口 信次, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第55回応用物理学関係連合講演会講演予稿集, (30a-P15-3, p.274)
    • Place of Presentation
      日本大学理工学部,船橋キャンパス
    • Year and Date
      2008-03-30
  • [Presentation] ゲスト置換IV族クラスレート化合物の電子構造とその熱電特性2008

    • Author(s)
      古賀 健治
    • Organizer
      第8回液晶研究所シンポジウム・第4回先進材料研究所シンポジウム・合同シンポジウム講演要旨集, (O-4, p.19)
    • Place of Presentation
      山口東京理科大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] 環境半導体Siクラスレートの作製とその熱電特性2008

    • Author(s)
      楠田 真太, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第8回液晶研究所シンポジウム・第4回先進材料研究所シンポジウム・合同シンポジウム講演要旨集, (P-25, p.48)
    • Place of Presentation
      山口東京理科大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] 貴金属元素置換クラスレートの創製とその熱電気的特性2008

    • Author(s)
      鈴木 康司, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第8回液晶研究所シンポジウム・第4回先進材料研究所シンポジウム・合同シンポジウム講演要旨集, (P-26, p.49)
    • Place of Presentation
      山口東京理科大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] 貴金属元素置換クラスレートにおける熱電特性の最適化2008

    • Author(s)
      野口 信次, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第8回液晶研究所シンポジウム・第4回先進材料研究所シンポジウム・合同シンポジウム講演要旨集, (P-27, p.50)
    • Place of Presentation
      山口東京理科大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] クラスレート熱電材料におけるゲスト置換と熱電特性の評価2008

    • Author(s)
      沖田 一樹, 古賀 健治, 阿武 宏明
    • Organizer
      第8回液晶研究所シンポジウム・第4回先進材料研究所シンポジウム・合同シンポジウム講演要旨集, (P-28, p.51)
    • Place of Presentation
      山口東京理科大学
    • Year and Date
      2008-03-17
  • [Presentation] ゲスト置換Siクラスレートの作製とその熱電特性2007

    • Author(s)
      鈴木 康司, 野田 信次, 古賀 健治, 阿武 宏明, 松原 覚衛
    • Organizer
      第4回日本熱電学会学術講演会(TSJ2007)予不高集, (P-7, p.49)
    • Place of Presentation
      大阪大学,コンベンションセンター
    • Year and Date
      20070829-30
  • [Presentation] Ba_6A_2TM_6Ge_<40>(A=Sr,Eu,Yb,TM=Cu,Ag,Au)の電子構造とその熱電特性2007

    • Author(s)
      古賀 健治, 阿武 宏明, 赤井 光治, 松浦 満
    • Organizer
      第4回日本熱電学会学術講演会(TSJ2007)予稿集, (P-11, p.53)
    • Place of Presentation
      大阪大学,コンベンションセンター
    • Year and Date
      20070829-30
  • [Presentation] Effect of Au substitution on thermoelectric properties of silicon clathrate compounds2007

    • Author(s)
      H.Anno, K.Suzuki, K.Koga, and K.Matsubara
    • Organizer
      Abstract of The XXVI International Conference on Ther-moelectrics(ICT2007), P-A-06, p.72(2907)
    • Place of Presentation
      Jeju Island,Korea
    • Year and Date
      20070603-07
  • [Presentation] Si系クラスレート化合物におけるダブルゲスト充填効果2007

    • Author(s)
      鈴木 康司, 古賀 健治, 阿武 宏明, 松原 覚衛
    • Organizer
      第68回応用物理学会学術講演会講演予稿集, (6p-ZK-2, p.250)
    • Place of Presentation
      北海道工業大学
    • Year and Date
      2007-09-06

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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