クラスレート化合物のクラスター欠陥構造と熱電特性に関する研究

笼形化合物团簇缺陷结构及热电性能研究

• 批准号: 06J08597
• 负责人: 岡本 範彦
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Osaka 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 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J08597/
• 关键词: クラスレート化合物; 熱電変換材料; 水素吸蔵材料; ラトリング運動; 格子熱伝導率; 粉末X線回折; 走査型透過電子顕微鏡法; 内包原子

(1)Type-Iクラスレート化合物Ba_8Ga_<16>Ge_<30>中のGaをInにより置換し,熱電変換特性を温度およびIn添加量の関数として測定した結果,6In添加材において無添加材の無次元熱電性能指数(ZT=0.49)の倍以上のZT=1.03という高い値を得た.構造解析を行った結果,この熱電変換特性の向上は,In添加による結晶格子中の3次元ケージ構造の変化と,In原子のケージサイトの占有挙動により説明することができた.(2)新規に合成した水素吸蔵Na-Si系およびK-Si系クラスレート化合物の構造解析を行い,水素吸蔵特性を決める因子である内包Na(K)原子サイトの占有率を,走査型透過電子顕微鏡(STEM)像強度から決定した.(3)赤外線検出器として利用されるII-VI半導体の人工超格子(HgTe/CdTe)をSTEMおよび電子エネルギー損失分光法を用いて解析することにより,新種の欠陥を発見した.その欠陥は,超格子成長時に格子ミスマッチにより導入されたフランク転位ループが上昇運動した後に残ったものと考えられ,原子拡散理論に基づいた欠陥生成メカニズムを提案した.(4)低ドースSTEM-HAADF(High Angle Annular Dark-Field)法によるサブナノメートルサイズの触媒クラスターの精密なサイズ分布測定法の開発を行った.低ドース電子線を用いることによりナノクラスターの振動を抑制する一方で,人工的な「ぼかし」を施してノイズを平坦化し,その他のあらゆる実験的な「ぼけ」の伝播を考慮することでクラスターのサイズ情報を得るという方法を考案した.この新規の方法を用いて,シグナル・ノイズ比の小さい低ドースSTEM-HAADF像から,Os_3(CO)_<12>(最大径:0.3nm)などの極めて小さなクラスターのサイズを正確に測定できることを実証した.

（1）ga在I型外层中复合BA_8GA_ <16> ge_ <30>被IN替换，热电转换属性是作为温度的函数测量的，此外，ZT = 1.03，ZT = 1.03，这是无降量热量指数（ZT = 0.49）的两倍以上的添加材料，添加了6ININ。结构分析表明，由于添加IN和原子笼子的占用行为，热电转换性能的改善可以通过3D笼结构的变化来解释。 （2）我们进行了分析并确定了新合成的吸收氢的Na-Si和K-Si覆盖化合物的结构溶液，我们进行了分析并确定了封装的Na（K）原子位点的占用率，这是确定氢储存特性的因素，该因素是根据扫描传输电子显微镜（STEM）图像的强度来确定的。 （3）我们通过使用茎和电子能量损失光谱法分析了II-VI半导体的人工超级晶格（HGTE/CDTE），发现了一种新型的缺陷，该缺陷被用作红外检测器。据认为，在超级晶格生长期间晶格不匹配引入的坦率的脱位循环之后，这种缺陷被认为保留了，并提出了基于原子扩散理论的缺陷生成机制。 （4）低剂量的茎 - haadf（高）。我们已经使用角度环形暗场（环形暗场）开发了用于亚纳米大小的催化剂簇的精确尺寸分布方法。我们已经设计了一种方法，即可以通过使用低剂量电子束来抑制纳米簇振动，同时使用人工“模糊”来弄平噪声并考虑到任何其他实验性的“模糊”传播，从而弄平了噪声并获得簇尺寸信息。使用这种新颖的方法，我们证明了极小小簇的大小，例如OS_3（CO）_ <12>（最大直径：0.3nm），可以从具有较小的信噪比的低剂量茎-HAADF图像中准确测量。

项目成果

Splitting of guest atom sites and lattice thermal conductivity of type-I and type-III clathrate compounds in the Ba-Ga-Ge system

• DOI: 10.1016/j.actamat.2006.08.020
• 发表时间: 2006-12-01
• 期刊: ACTA MATERIALIA
• 影响因子: 9.4
• 作者: Okamoto, Norihiko L.;Kim, Jung-Hwan;Inui, Haruyuki
• 通讯作者: Inui, Haruyuki

Determination of Nanocluster Sizes from Dark-Field Scanning Transmission Electron Microscopy Images

• DOI: 10.1021/jp710959x
• 发表时间: 2008-01
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: N. Okamoto;B. Reed;S. Mehraeen;Apoorva Kulkarni;D. G. Morgan;B. Gates;N. Browning

Determination of Nallocluster Size Distributions From HAADF-STEM images

从 HAADF-STEM 图像确定微簇尺寸分布

• 发表时间: 2007
• 作者: Norihiko L.Okamoto;Jung-Hwan Kim;Katsushi Tanaka;Haruyuki Inui;Susan M. Kauzlarich;N. L. Okamoto;N. L. Okamoto;S. Mehraeen;N. L. Okamoto;N. L. Okamoto
• 通讯作者: N. L. Okamoto

Ba-Ga-Ge系クラスレート化合物における内包原子の原子変位パラメータと格子熱伝導率

Ba-Ga-Ge基笼形化合物中夹杂原子的原子位移参数和晶格热导率

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本金属学会誌「まてりあ」 46
• 作者: Kiyomi Ikeda;Takayuki Myo;Satoru Sugimoto;Kiyoshi Kato;Hiroshi Toki;明孝之;明孝之;明孝之;明孝之;明孝之;Norihiko L. Okamoto;Norihiko L. Okamoto;Jung-Hwan Kim;Doinita Neiner;Jung-Hwan Kim;Kyosuke Kishida;Sailendra Nemana;岡本 範彦
• 通讯作者: 岡本 範彦

Hydrogen Encapsulation in a Silicon Clathrate Type-I Structure: Na_<5.5>(H<2.15>)_2Si<46>:Synthesis and Charactehzation

硅包合物 I 型结构中的氢封装：Na_<5.5>(H<2.15>)_2Si<46>：合成与表征

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of the American Chemical Society 129
• 作者: Kiyomi Ikeda;Takayuki Myo;Satoru Sugimoto;Kiyoshi Kato;Hiroshi Toki;明孝之;明孝之;明孝之;明孝之;明孝之;Norihiko L. Okamoto;Norihiko L. Okamoto;Jung-Hwan Kim;Doinita Neiner
• 通讯作者: Doinita Neiner