ホウ素系化合物における新しい熱電材料の開発-強磁性熱電材料の可能性-

使用硼基化合物开发新型热电材料 - 铁磁热电材料的可能性 -

基本信息

批准号：
14702048
负责人：
武田雅敏
金额：
$ 18.55万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

研究代表者はこれまでに,CaB_6,SrB_6,BaB_6などの二価の金属六ホウ化物がn型の高い熱電特性を示すことを明らかにしてきた.これらの熱電特性は,従来報告されていたn型ホウ化物の中で最も高く,p型ホウ化物と同程度である.更なる特性向上のために,熱伝導率の低減の試みた.また,電子状態計算により,n型キャリアの起源について調べた.1.熱伝導率低減二価の金属六ホウ化物は,電気的特性は共通点が多く,特にキャリアの易動度は金属の種類によらない.この性質を利用し,原子量の最も異なるCaB_6とBaB_6の混合相(体積比で3:1,1:1,1:3の三種類)を作製し,電気的な特性を大きく変えず,熱伝導率の低減を試みた.その結果,ゼーベック係数,電気伝導率は各CaB_6,BaB_6単相の値の間をとり,混合による電気的特性の低下は見られなかった.一方,熱伝導率は,いずれの混合比においても単相より低い値を示し,原子量の異なる相の混合により格子熱伝導率が低減したと考えられる.この熱伝導率の低減により,熱電性能は単相に比べて1.2〜2.2倍向上した.2.電子状態計算によるキャリアの起源解明二価の金属六ホウ化物は理論的には半導体であると考えられている.しかし,本研究で作製した試料は金属的な電気伝導を示し,さらに,作製方法によりキャリア濃度が変化することがわかっている.この原因を明らかにするために,ホウ素もしくは金属元素の欠損が電子状態に及ぼす影響を調べた.その結果,ホウ素の欠損によりバンドギャップ内に準位が形成されることが明らかになった.作成条件により,ホウ素の欠損量(主に雰囲気中の酸素によるものと考えられる)が変わり,その結果としてキャリア濃度に変化が生じたものと考えられる.

首席研究员此前曾透露，诸如CAB_6，SRB_6，BAB_6和N型的其他高热电特性之类的二价金属六角体。这些热电特性在先前报道的N型硼化物中是最高的，并且与P型硼化物相似。为了进一步改善特性，我们试图降低导热率。我们还通过电子状态计算研究了N型载体的起源1。二价金属六边形，导热率降低。材料的电性能具有许多共同点，尤其是载体的迁移率并不取决于金属的类型。使用此特性，我们制造了混合相（三种类型的CAB_6和BAB_6，具有最不同的原子量：3：1，1，1：1：1，1，1：3），并试图降低导热率而不显着改变电气性能。结果，CAB_6和BAB_6单相的值之间的塞贝克系数和电导率是在电气中没有观察到的，由于混合而没有观察到电气性能。另一方面，在两种混合比中，导热率低于单相的导热率，并且认为通过混合不同的原子量来降低晶状体导热率。导热率的降低导致比单相高1.2-2.2倍。 2。通过电子状态计算对载体起源的估计。从理论上讲，二价金属六边形被认为是半导体。但是，本研究中制备的样品表现出金属电导率，众所周知，载体浓度取决于制造方法。为了澄清原因，我们研究了硼或金属缺陷对电子状态的影响。结果，据揭示了由于硼缺陷，在带隙中形成了水平。由于制备条件，硼缺陷的量（认为这主要是由于大气中的氧气引起的），因此，载体浓度发生了变化。