空孔規則相シリサイド半導体の構造物性

空位有序相硅化物半导体的结构特性

基本信息

批准号：
17656227
负责人：
乾晴行
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

組成幅がほとんどない化合物であるラインコンパウンドには,組成が古典的な化学量論に従わず構成元素比が整数でないものが多数存在する.このようなラインコンパウンドの基本的構造はほとんど既知であるが,実際には基本構造に多量の構造的原子空孔が組み込まれた空孔規則相として存在することが多い.特異な構造ゆえにラインコンパウンド空孔規則相には,その基本構造では考えられない高電気伝導度や低熱伝導率などの特異な物性を示すものがしばしば存在する.最近,我々は新たな熱電変換材料を探索する中,ReSi_<2-X>(X=0.25)やBa_8Ge_<46-X>(X=3)がこのような特異な物性を示すラインコンパウンド空孔規則相であることを発見し,本研究では,構造,特に「空孔規則構造」と「構造と物性の強相関」に関する系統的理解を目指して研究を行った.ReSi_<2-X>では,Reとの価電子数の多寡により空孔濃度を増減させることができ,その結果インコメンシュレート相が形成されるが,合金元素量増加に伴いインコメンシュレート構造は,シアー構造からアダプティブ構造へと変化する.この変化がおきる合金組成は合金元素に依存し,Moなどでは少ない添加量でこの変化が起こるものの,Ru, Fe, Cr, Nbなどでは固溶限ぎりぎりまでシアー構造が安定となる.熱電特性は概して,シアー構造を取る場合に低く,アダプティブ構造を取る場合に高い.たとえば,2%程度の合金添加でアダプティブ構造が形成されるMo添加の場合,[001]方向で得られた無次元性能指数は800KでZT=0.85(n型)であり,2元系Reシリサイドをはるかに凌駕する.添加量としては,シアー構造からアダプティブ構造へ変化するぎりぎりの組成で最も性能が良く,それ以上の添加ではかえって特性を悪くする.

在几乎没有组成范围的化合物中，有许多化合物的组成不遵循经典化学计量，其组成元素比例也不是整数。此类线化合物的基本结构大多是已知的，但实际上它是作为线化合物存在的。空位有序相，大量结构空位纳入基本结构。由于其独特的结构，线状化合物空位有序相往往表现出独特的物理性质，如高导电率和低导热率，这是不能根据其基本结构来考虑的。最近，我们在寻找新型热电转换材料的同时，ReSi_ <2-X>(X=0.25) 和 Ba_8Ge_我们发现<46-X>（X=3）是一种线状复合空位有序相，表现出如此独特的物理性质，在这项研究中，我们研究了它的结构，特别是“空位有序结构”和“结构与结构”。物理特性。”我们进行研究的目的是系统地了解之间的强相关性结果，形成了不共体相，但随着合金元素量的增加，不共体结构从剪切结构转变为适应性结构。发生这种变化的合金成分取决于合金元素，尽管这种变化添加少量Mo、Ru等就会发生铁、铬、在Nb等中，剪切结构在固溶极限下是稳定的，通常，当采用剪切结构时热电性能较低，而当采用自适应结构时热电性能较高，例如通过添加形成自适应结构。在添加Mo的情况下，它是在[001]方向上获得的。 800K 时获得的无量纲品质因数为 ZT=0.85（n 型），远远超过二元铼硅化物。至于添加量，最高性能出现在组合物的最边缘，此时剪切结构变为然而，添加更多实际上会恶化性能。