2次元伝導を示す六方晶化合物のファンホーベ特異点を利用した高性能熱電材料の創製

利用表现出二维传导性的六方化合物的范霍夫奇点创建高性能热电材料

基本信息

批准号：
19656160
负责人：
竹内恒博
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

2次元3角格子で特徴づけられるNa_xCoO_2は,巨大なゼーベック係数と金属的な電気伝導を示す.Na_xCoO_2で観測されるこれらの特徴的な熱電物性の起源は明らかではなく,その起源を解明することができれば,新しい熱電材料の材料設計指針の構築に大きく寄与できるはずである.我々は,2次元3角格子が生み出す電子構造に熱電物性の特徴を生み出す起源があると考え,高分解能角度分解光電子分光を用いてNa_xCoO_2の電子構造を明らかに,その熱電物性への影響を解明する研究を実施した.測定した角度分解光電子分光スペクトルにおいて,波数kとともにエネルギー固有値が変化するスペクトル強度と,波数kに依存しないスペクトル強度が共存することを確認した.前者は,波として振る舞うコヒーレントな電子であり,後者は局在したインコヒーレントな電子である.電子状態がコヒーレントパートとインコヒーレントパートに分離する現象は,強い電子相関に影響を受けた典型的なフェルミ流体が示す特徴であり,Na_xCoO_2の電子状態が電子相関により強く影響を受けていることを示唆している.角度分解光電子分光から得られた電子構造と線形応答理論から得られる熱電能の評価式を用いてゼーベック係数を計算したところ,ゼーベック係数の温度依存性及び組成依存性を定量的に再現することに成功した.その結果,Na_xCoO_2の熱電能は低温ではコヒーレントパートにより,また,高温ではインコヒーレントパートにより支配されていることがわかった.さらに,コヒーレントパートから生み出される熱電能が大きくなる原因として,2次元3角格子のファンホーベ特異点が重要な役割を果たしていることを解明した.

na_xcoo_2的特征是二维三角晶格，表现出巨大的锯齿系数和金属电气传导。在Na_xCoo_2中观察到的这些特征热电特性的起源尚不清楚，如果可以阐明，它应该能够为新的热电材料的材料设计准则做出重要贡献。我们认为，二维三角晶格产生的电子结构具有产生热电特性的来源。我们进行了一项研究，以使用高分辨率角度分辨的光电光谱法阐明Na_xcoo_2的电子结构，并阐明其对热电特性的影响。在测得的角度分辨光电子光谱中，我们证实了光谱强度，其中能量特征值随波数k的k变化，而光谱强度独立于波数k，并存。前者是一种连贯的电子，表现为波浪，而后者是局部不一致。电子状态分为一致的部分和不连贯的部分的现象是典型的费米流体的特征，受到强电子相关的影响，这表明Na_xCoo_2的电子状态受电子相关性的强烈影响。当我们使用从角度分辨的光电子光谱和从线性响应理论获得的热电功率评估方程获得的电子结构计算出Seebeck系数时，我们成功地对Seebeck系数的温度和组成依赖性进行了定量重现。结果，发现Na_xcoo_2的热电功率由低温下的连贯部件和高温下的不一分子支配。此外，我们澄清说，2D三角晶格的Van Hove奇异性起着重要的作用，这是由相干部分产生的热电功率增加的原因。