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2022 Fiscal Year Annual Research Report

紫外-近赤外光電変換に向けたポーラー層状ペロブスカイト材料の創製

Research Project

Project/Area Number 21K19027
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

赤松 寛文  九州大学, 工学研究院, 准教授 (10776537)

Project Period (FY) 2021-07-09 – 2023-03-31
Keywordsシフト電流 / 層状ペロブスカイト / 強誘電体
Outline of Annual Research Achievements

鉄鋼などの製造業で生じる熱輻射を電気エネルギーへ効率良く変換できれば、環境への負荷を低減できる。現在実用化している光-電気エネルギー変換システムでは、熱輻射に含まれる近赤外より長波長側の電磁波を利用できない。一方で最近、強誘電体あるいはポーラー物質におけるシフト電流効果を用いた次世代型光-電気エネルギー変換デバイスが注目を集めている。このシフト電流効果による光-電気エネルギー変換では、開放端電圧に制限がなく、発電効率がバンドギャップに制限されないため、熱輻射を最大限に利用できる。しかしながら、シフト電流の表式は非常に複雑であるため、高シフト電流材料の設計指針は確立しておらず、材料開発はほとんど進んでいない。
本研究では、従来型の光発電システムとは全く異なる原理で駆動し、紫外-近赤外領域の電磁波を最大限に利用できる革新的光-電気エネルギー変換材料の創製を目指す。紫外-近赤外領域で強い光吸収を示すポーラー材料のプラットフォーム材料として、ハイブリッド間接型強誘電体が好適であると考えた。シフト電流を観測するためには電界ポーリングが必要である。したがって、キュリー点を制御することが必要になる。そこで本年度は、我々のグループがこれまでに強誘電性を実証してきたDion-Jacobson型層状ペロブスカイトCsNdNb2O7に大きな希土類イオンをドーピングすることにより、構造相転移温度の制御可能性を検討した。固相反応法を用いて、Cs(La,Nd)Nb2O7系のセラミックス試料を合成した。SPring-8のビームラインBL02B2において、温度可変放射光粉末X線回折測定を行い、構造相転移挙動を明らかにした。Laの固溶量の増加に伴い、構造相転移温度が単調に低下することが明らかになり、キュリー点を精密にチューニングできることを明らかにした。高シフト電流材料の設計に向けた有用な知見が得られた。

  • Research Products

    (6 results)

All 2023 2022

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Interplay between Oxygen Octahedral Rotation and Deformation in the Acentric ARTiO4 Series toward Negative Thermal Expansion2022

    • Author(s)
      Yoshida Suguru、Akamatsu Hirofumi、Gibbs Alexandra S.、Kawaguchi Shogo、Gopalan Venkatraman、Tanaka Katsuhisa、Fujita Koji
    • Journal Title

      Chemistry of Materials

      Volume: 34 Pages: 6492~6504

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.2c01245

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Topochemical Synthesis of LiCoF3 with a High-Temperature LiNbO3-Type Structure2022

    • Author(s)
      Matsuo Yumi、Matsukawa Yuko、Kitakado Masahiro、Hasegawa George、Yoshida Suguru、Kubonaka Ryoto、Yoshida Yuya、Kawasaki Tatsushi、Kobayashi Eiichi、Moriyoshi Chikako、Ohno Saneyuki、Fujita Koji、Hayashi Katsuro、Akamatsu Hirofumi
    • Journal Title

      Inorganic Chemistry

      Volume: 61 Pages: 11746~11756

    • DOI

      10.1021/acs.inorgchem.2c01439

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高温ニオブ酸リチウム型構造をもつ LixCoF3のトポケミカル合成と局所構造解析2023

    • Author(s)
      赤松 寛文・松尾 祐美・松川 祐子・大 野 真之・林 克郎・小野寺 陽平
    • Organizer
      日本セラミックス協会 2023 年年会
  • [Presentation] SPS 法により作製した Li2SrNb2O7セラミックスの誘電特性2022

    • Author(s)
      秋 徹志・赤松 寛文・大野 真之・林 克郎
    • Organizer
      第35回秋季シンポジウム 日本セラミックス協会
  • [Presentation] Topochemical Synthesis and Crystal Structure Analysis of LiCoF32022

    • Author(s)
      Hirofumi Akamatsu
    • Organizer
      International Workshop on Exploration of Atomistic Disorder in Long-Range Ordered Systems and of Order in Disordered Materials
  • [Presentation] 放射光を用いた新規フッ化物LixCoF3の 結晶構造・電子状態解析2022

    • Author(s)
      松尾祐美,松川祐子,北角将晃,長谷川丈二,吉田傑, 久保中亮翔,吉田悠哉,川崎龍志,小林英一,森吉千佳子, 大野真之,藤田晃司,林克郎,赤松寛文
    • Organizer
      XAFS討論会・SAGA-LS成果報告会
    • Invited

URL: 

Published: 2023-12-25  

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