強電子相関系希土類-遷移金属複合酸化物熱電変換材料の創製の機能解明

强电子相关稀土-过渡金属复合氧化物热电转换材料创建的功能阐明

• 批准号: 17042014
• 负责人: 関野 徹
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17042014/
• 关键词: セラミックス; 熱電変換材料; 半導体物性; 環境材料; ナノ材料; 希土類添加; 性能指数; 微細組織

新規な熱電変換材料として複合酸化物半導体セラミックスの創製と機能化を目ざし、多様な物性を発現するd電子系遷移金属元素(Co)とf電子系希土類元素とからなる複酸化物セラミックスに関して、材料の構造を結晶、ナノおよびミクロレベルの多階層で高次制御することで優れた熱電変換特性を持つ材料の創製とその機能解明を目的とした研究を行い、電気的・熱的物性と構造との冠れについて精査して以下の成果を得た。(1)一連のReCoO_3焼結体(Re:希土類)の合成を行い、電気伝導度、熱伝導度ならびにゼーベック係数について、1000℃程度までの温度依存性を精査した。(2)高温では電気伝導度および熱伝導率いずれも上昇したが、これは高温での熱活性化キャリア成分による寄与であること、その上昇は希土類イオン半径と相関があることを示した。(3)ゼーベック係数は導電性向上に従い低下したが、800℃程度でも60-110μV/K程度の値を示し、希土類イオン半径に依存することを見いだした。(4)結晶構造、電気物性、熱伝導性は、導入する希土類イオン半径に依存した結晶構造(即ちCo-O-Co結合角)の歪みに依存し、対象性が高い程優れた特性を示すことを明らかとした。(5)複数の希土類イオンを含む固溶体を作製し、その特性を評価した結果、端成分の物性を反映した電気的性質を示すもののその傾向は系により異なり、結晶構造などと強く関連していることを示唆する結果を得た。(6)性能指数(無次元性能指数)を求め、通常の低次元コバルト酸化物系材料と異なり本材料は等方的な結晶構造であるにも関わらず比較的高い性能指数を示すこと(NdCoO_3:ZT=0.25@773K)を示し、熱電材料として期待できることを示した。

该材料是由D-电动过渡金属元件（CO）和F-电子基本元素组成的双氧化物陶瓷，旨在创建和功能复杂的氧化物半导体陶瓷作为新的热电转换材料微电位 - 级别的多个水平，并进行研究以创建具有出色的热电转换特征并阐明其功能的材料，并仔细检查了对冠的电气和热物理特性和结构。 （1）合成了一系列Recoo_3烧结的身体（Re：Rare Earth）的合成，并检查了电导率，导热性和Zebeck系数的温度依赖性，最高为约1000°C。 （2）在高温下，电导率和热传导比都上升了，这表明这是对上升离子半径的贡献，这是对高温下的上升离子半径的贡献。 （3）Zebeck系数根据电导率的改善而降低，但发现它的值约为60-110μV/K，即使在约800°C下也取决于稀土离子半径。 （4）晶体结构，电性能和热导率取决于晶体结构的失真（即，co-O-CO-CO结合角），取决于要引入的稀土离子半径，表明该半径我的目标特征更高。 （5）由于产生包含多个稀土离子的固体溶液并评估其特性，该趋势取决于系统的不同，这显示了反映终端成分物理特性的电性能，并且与结晶结构密切相关。我得到的结果暗示了这一点。 （6）确定性能指数（无维度指数），与正常的低维钴氧化物系统不同，该材料显示出相对较高的绩效指数（NDCOO_3）。可以预期作为热电材料。