熱電交換材料として有望な正20面体準結晶・近似結晶の陽電子消滅法を用いた評価

使用正电子湮灭法评估作为热电交换材料有前景的二十面体准晶体和近似晶体

• 批准号: 06J01593
• 负责人: 高際 良樹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J01593/
• 关键词: 熱電変換材料; 正20面体クラスター固体; Al系準結晶・近似結晶; 陽電子消滅法; A1系準結晶・近似結晶

本研究課題の主たる目的である、熱電変換材料に有望な「Al系準結晶及び近似結晶の陽電子消滅法を用いた原子空孔及び結合性の評価法の確立」を行う上で、前年度はAl元素からなる正20面体クラスターの中心がRe元素で占有されていて構造型原子空孔のない1/0-Al_<12>Re近似結晶とAl元素からなる正20面体クラスターの中心が空孔の1/1-AlReSi近似結晶に対して陽電子消滅寿命測定を行い、得られた陽電子寿命を純金属・半導体・金属間化合物の陽電子寿命と比較検討した結果、平均価電子濃度が増加するにつれて、空孔のないバルク寿命値及び単原子空孔寿命値ともに減少する傾向を示した。これにより、これまで不明瞭であった準結晶や近似結晶の陽電子寿命の絶対値の違いを議論することが可能になった。本年度は前年度の研究を発展させ、陽電子消滅法を用いた、Al系準結晶及び近似結晶における結合性の評価法の確立を目指し、様々なAl系準結晶・近似結晶の陽電子消滅寿命測定を行い、構造型原子空孔の存在を確かめると同時に、新たに、この構造型原子空孔内の価電子数密度と電気伝導率との相関関係を検討した。その結果、陽電子消滅法を用いることにより、周期性を有さない準結晶における結合性評価の可能性を示す結果が得られた。得られた結果から共有結合性の強いAl-Pd-Mn及びAl-Pd-Re準結晶に着目し、Al-Pd-Re準結晶に関しては、ポーラスな組織を改善することにより、無次元熱電性能指数を0.05から0.15まで約3倍向上させることができた。さらなる熱電性能向上の為のベース合金として、組織改善する必要が無く性能指数の大きかったAl-Pd-Mn準結晶を選定し、クラスター間の結合強度を弱めることをねらい、Al-Ga元素置換により無次元熱電性能指数を0.18から0.26まで約1.4倍向上させることに成功した。

该研究项目的主要目的是“建立一种利用正电子湮没法评估铝基准晶和近似晶体的原子空位和键合性能的方法”，这对于热电转换材料来说是有前途的1/0-。 Al_<12>Re近似晶体，其中由Al元素组成的二十面体簇的中心被Re元素占据，并且不存在结构空位和Al元素？我们对二十面体团簇中心为空位的1/1-AlReSi近似晶体进行了正电子湮没寿命测量，并将获得的正电子寿命与纯金属、半导体和金属间化合物的正电子寿命进行了比较，结果表明：随着平均价电子浓度的增加，无空位体寿命值和单原子空位寿命值均呈下降趋势。这使得讨论准晶体和近似晶体之间的正电子寿命绝对值的差异成为可能，而此前这一点还不清楚。今年，我们将在去年研究的基础上进行扩展，目标是建立一种利用正电子湮没法评估铝基准晶和近似晶体结合性能的方法。我们将测量各种铝基准晶的正电子湮没寿命，除了确认结构空位的存在之外，我们还研究了这些结构空位内的价电子数密度和电导率之间的相关性。结果，我们获得的结果证明了使用正电子湮没方法评估非周期准晶体连通性的可能性。基于所获得的结果，我们重点研究了具有强共价键的Al-Pd-Mn和Al-Pd-Re准晶，并改善了Al-Pd-Re准晶的多孔结构，从而提高了无量纲热电性能。将指数提高约3倍，从0.05提高到0.15。作为进一步提高热电性能的基础合金，我们选择了不需要结构改进且品质因数较大的Al-Pd-Mn准晶，并通过替代Al-Ga元素来削弱团簇之间的结合强度我们成功地将无量纲热电品质因数从 0.18 提高到 0.26 约 1.4 倍。

项目成果

陽電子消滅法を用いた1/1-AIReSi近似結晶の構造型原子空孔かちの評価

正电子湮没法评价1/1-AIReSi近似晶体中的结构类型空位

• 发表时间: 2007
• 作者: 関山 裕貴;北畑 宏樹;松下 泰久;金沢 育三;永田 智啓;高際 良樹;木村 薫
• 通讯作者: 木村 薫

AIPdMn(Si)準結晶及び近似結晶の電気物性:Al-Ga元素置換効果

AIPdMn(Si)准晶及近似晶体的电学性能：Al-Ga元素替代效应

• 发表时间: 2007
• 作者: 高際 良樹;上村 享彦;細井 慎;岡田 純平;木村 薫
• 通讯作者: 木村 薫

Study of the approximant crystal 1/1-AlReSi by positron annihilation spectroscopy

正电子湮没光谱研究近似晶体1/1-AlReSi

• 期刊: Philosophical Magazine (印刷中)
• 作者: Y.Takagiwa;et. al.;Y.Takagiwa et al.;Y.Matsushita et al.
• 通讯作者: Y.Matsushita et al.

陽電子消滅法を用いた評価Cd系準・近似結晶の空孔からの評価

使用正电子湮没法进行评价 从Cd基准/近似晶体中的空位进行评价

• 发表时间: 2008
• 作者: 北畑 宏樹;松下 泰久;金沢 育三;田村 隆治;竹内 伸;高際 良樹;木村 薫;大平 俊行;大島 永康;鈴木 良一
• 通讯作者: 鈴木 良一

Zn-Sc近似結晶の陽電子寿命測定

Zn-Sc近似晶体的正电子寿命测量

• 发表时间: 2008
• 作者: 茂澄孝夫;北畑宏樹;鹿川和哉;金沢育三;高際良樹;木村薫;山田庸公;田村隆治;大平俊行;大島永康;鈴木良一
• 通讯作者: 鈴木良一