クラスレート,Ce及びYb化合物における新規熱電変換物質の探索

寻找包合物、Ce和Yb化合物中的新型热电转换材料

• 批准号: 06F06049
• 负责人: 高畠 敏郎
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06049/
• 关键词: 熱電変換; クラスレート化合物; 希土類化合物; 熱伝導率; 単結晶

・Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn,Zn)の熱伝導率では格子の寄与が支配的である。M=Znの負の熱電能のピークはYbが価数揺動領域にあることを意味する。・CePd_5A_<12>を初めて合成し,局在4f電子が強い一軸磁気異方性を示す反強磁性体であることを発見した。・Sr_8Ga_<16>Si_<30-x>Ge_xのカゴ体積はGe組成xの増加により3%増える。これに伴う格子熱伝導率の減少とゲストの振動エネルギーの低下とが強く相関することから,低エネルギーの非中心ラットリングが音響フォノンの散乱源であると結論した。・Ba_8Ga_<16>Sn_<30>のα相とβ相の単結晶育成に始めて成功した。β相の14面体中でBaは中心から0.43Åもずれた四つの位置を占める。低温の格子熱伝導率はタイプIクラスレートの中で最も小さい。その原因は,分裂サイト間のBaゲストのラットリング/トンネリングが音響フォノンを激しく散乱するためであると結論した。・超音波実験によって,Ba_8Ga_<16>Sn_<30>(α相),Sr_8Ga_<16>Ge_<30>,Eu_8Ga_<16>Ge_<30>では特定のモードの弾性率,超音波吸収において,数十Kで超音波分散を観測した。Ba_8Ga_<16>Sn_<30>(β相)では,全てのモードの弾性率,横波のモードの超音波吸収で超音波分散を観測した。この分散をラットリングに起因するとしてデバイ型モデルで解析し,それぞれの物質の特性となる緩和時間や励起エネルギーを決定した。・タイプIクラスレートの熱伝導率を統一的に理解するために,14面体中におけるゲストの可動長という量を導入した。既報17種類の化合物の150Kでの格子熱伝導率は,可動長が増大するにつれて直線的に減少することが判明した。この普遍的な関係は,ラットリングが格子熱伝導率を抑制していることを支持している。

・Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn,Zn)的热导率中晶格的贡献占主导地位。 M=Zn 的负热电势峰值意味着 Yb 处于价态波动区域。・我们首次合成了CePd_5A_<12>，发现它是一种具有局域4f电子的反铁磁材料，表现出强单轴磁各向异性。・随着Ge组成x的增加，Sr_8Ga_<16>Si_<30-x>Ge_x的笼体积增加3%。由于晶格热导率的相关降低与客体振动能量的降低密切相关，因此我们得出结论，低能量非中心振动是声声子散射的来源。・首次成功生长Ba_8Ga_<16>Sn_<30>的α相和β相单晶。在 β 相十四面体中，Ba 占据四个位置，距中心偏移 0.43 Å。低温下的晶格热导率是 I 型包合物中最低的。我们得出的结论是，原因是分裂点之间的巴客体的嘎嘎声/隧道效应强烈地散射了声学声子。・超声波实验揭示了Ba_8Ga_<16>Sn_<30>（α相）、Sr_8Ga_<16>Ge_<30>、Eu_8Ga_<16>Ge_<30>特定模式的弹性模量和超声波色散数在 10K 下观察到。在Ba_8Ga_ 16 > Sn_ 30 (β相)中，在所有模式的弹性模量和横波模式的超声波吸收中观察到超声波分散。该色散归因于鼠环，并使用德拜模型进行分析，并确定了作为每种材料的特性的弛豫时间和激发能。・为了统一理解I型包合物的热导率，我们引入了一个称为十四面体客体可动长度的量。研究发现，先前报道的 17 种化合物在 150K 时的晶格热导率随着移动长度的增加而线性下降。这种普遍关系支持鼠环抑制晶格导热率。

项目成果

n及びp型β-Ba_8Ga_<16>Sn_<30>クラスレートの結晶構造と熱電物性

n型和p型β-Ba_8Ga_<16>Sn_<30>包合物的晶体结构和热电性能

• 发表时间: 2008
• 作者: Y.Kosaka;H.Nakamura;M.Watanabe;M.Kimoto;末國晃一郎
• 通讯作者: 末國晃一郎

Carrier-tuning of signle-crystalline Ba_8Ga<16>Ge<30>

单晶Ba_8Ga<16>Ge<30>的载流子调谐

• 发表时间: 2006
• 期刊: Physica B 383
• 作者: C.Liu;T.Nakajima;T.Sakka;and H.Oheaki;C.Liu and T.Nakajima;M. A. Avila;Y. Takasu;I. Ishii;K. Suekuni;R. A. Ribeiro;Y. Takasu;I.Ishii;Y.Takasu;M.A.Avila;Y.Takasu;M.A.Avila
• 通讯作者: M.A.Avila

Glasslike vs. crystalline thermal conductivity in carrier-tuned Ba_8Ga_<16>X_<30> clathrates (X = Ge, Sn)

载流子调谐 Ba_8Ga_<16>X_<30> 包合物 (X = Ge, Sn) 中的玻璃态与晶体态热导率

• 发表时间: 2006
• 期刊: Phys.Rev.B 74
• 作者: C.Liu;T.Nakajima;T.Sakka;and H.Oheaki;C.Liu and T.Nakajima;M. A. Avila;Y. Takasu;I. Ishii;K. Suekuni;R. A. Ribeiro;Y. Takasu;I.Ishii;Y.Takasu;M.A.Avila
• 通讯作者: M.A.Avila

Ba_8Ga_<16>Sn_<30> with type-I clathrate structure: Dramatic suppression of heat conduction

Ba_8Ga_<16>Sn_<30>具有I型笼形结构：显着抑制热传导

• 发表时间: 2008
• 期刊: Appl. Phys. Lett. 92
• 作者: J.Ju;J.Sasaki;T.Yang;S.Kasamatsu;E.Negishi;G.Li;J.Lin;H.Nojiri;T.Rachi;K.Tanigaki;N.Toyota;M. A. Avila
• 通讯作者: M. A. Avila

Low-temperature thermoelectric properties of Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn, Zn)

Yb_<14>MSb_<11>(M=Mn, Zn)的低温热电性能

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Phys: Cond. Matter 19
• 作者: C.Liu;T.Nakajima;T.Sakka;and H.Oheaki;C.Liu and T.Nakajima;M. A. Avila;Y. Takasu;I. Ishii;K. Suekuni;R. A. Ribeiro
• 通讯作者: R. A. Ribeiro