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Pseudogap Engineering of Ru-based Thermoelectric Heusler Compounds

钌基热电霍斯勒化合物的赝能隙工程

基本信息

批准号：
20K05060
负责人：
西野洋一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

擬ギャップ系ホイスラー化合物について、元素置換や非化学量論効果を利用して擬ギャップ内のフェルミ準位を最適化することで熱電性能の向上を図った結果、以下の成果が得られた。1. Ru2VAlは典型的な擬ギャップ系であり、第一原理計算によると、n型の出力因子はFe2VAlに比べて小さいが、p型の出力因子は同程度である。また、赤外分光測定による反射率は0.03 eVと0.2 eVで急激に変化しており、擬ギャップのエネルギー幅はFe2VAlよりも広いことが示唆され、バンド計算と一致する。そのため、Fe2VAlと比較してより高温で高い熱電性能が期待できる。2. Hf置換したRu2Ti1-xHfxSi合金では、x=0.12以下の組成範囲でL21単相となり、格子定数はHf組成とともにほぼ直線的に増加する。HfはTiと同族元素のため、Hf置換してもRu2TiSiと同じくp型であり、ゼーベック係数や電気抵抗率もRu2TiSiとほぼ同程度である。また、熱伝導率はHf置換とともに減少しており、x=0.12の焼結合金では300 Kで10 W/mKを示し、Ru2TiSiの半分程度となる。その結果、無次元性能指数は1000 KでZT=0.54に達しており、Ru2TiSiよりも約30%向上した。3. Ta置換したFe2V1-xTaxAl合金において、X線回折(XRD)による格子定数から求めた平均原子間距離はTa置換量とともに増加するのに対して、X線吸収微細構造(XAFS)解析によるTa-Fe原子間距離はTa置換量によらず変化しない。この結果は、Ta置換によって生じた局所的な格子歪はTa置換量の増加とともに徐々に緩和することを示唆する。少ない置換量では大きな局所歪によって熱伝導率は大幅に低減するが、置換量の増加とともに格子歪が緩和すると同時に、質量差の効果により徐々に格子熱伝導率が低減している。

The results of optimization of thermoelectric properties in a simulated system of chemical compounds, element replacement, and non-stoichiometric effects are presented below. 1. Ru2 VAl is a typical analog system, and the first principles calculation shows that the n-type force factor is smaller than that of Fe2 VAl, and the p-type force factor is the same. The reflectance measured by infrared spectroscopy was 0.03 eV and 0.2 eV, and the excitation temperature was changed to Fe2 VAl. The calculation was consistent. Fe2VAl is expected to perform at high temperatures. 2. Hf substitution in Ru2Ti1-xHfxSi alloys is not more than x=0.12 in the composition range of L21 single phase, lattice constant Hf composition and linear increase. Hf = Ti = Ru = Ru For sintered alloys with x=0.12, the thermal conductivity is reduced to 10 W/mK at 300 K, and Ru2TiSi is reduced to half the temperature. Results, dimensionless performance index: ZT=0.54 at 1000 K, Ru2 TiSi = about 30% upward 3. Ta substitution in Fe2V1-xTaxAl alloy, X-ray diffraction (XRD), lattice determination, calculation of average interatomic distance Ta substitution amount, increase of Ta substitution amount, X-ray absorption microstructure (XAFS) analysis, Ta-Fe interatomic distance and Ta substitution amount. The result is that Ta substitution increases the amount of Ta substitution. The thermal conductivity of the lattice decreases greatly due to the increase of the amount of substitution and the decrease of the lattice distortion. At the same time, the thermal conductivity of the lattice decreases due to the poor quality.

项目成果

期刊论文数量（40）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Bi2Te3のフラッシュ焼結における抑制された加熱効果の影響

抑制加热效应对Bi2Te3闪速烧结的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
T. Yamamoto; M. G. Brik;M. Sagayama;Y. Togashi;M. Subhoni;U. Zafari;西谷滋人;三上祐史，宮崎秀俊，西野洋一
通讯作者：
三上祐史，宮崎秀俊，西野洋一

X線吸収微細構造法によるハーフホイスラー型NiZrSn熱電変換材料の局所結晶構造評価

X射线吸收精细结构法评价Half-Heusler型NiZrSn热电转换材料的局部晶体结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
宮崎秀俊;Osman Murat Ozken dir;Selen Gunaydin;渡邊厚介;曽田一雄;西野洋一
通讯作者：
西野洋一

Electronic structure of thermoelectric Heusler-type Co2MnSi1-xAlx compounds

热电 Heusler 型 Co2MnSi1-xAlx 化合物的电子结构

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
H. Miyazaki;Y. Sekita;K. Watanabe;A. Yasui;Y. Takagi;Y. Sakuraba;Y. Nishino
通讯作者：
Y. Nishino

X線吸収微細構造法を用いたハーフホイスラー型 NiZrSn熱電変換材料の局所構造解析

X射线吸收精细结构法分析Half-Heusler型NiZrSn热电转换材料的局部结构

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
楠城一嘉;有吉慶介;高橋成実;矢田修一郎;山本揚二朗;堀高峰;宮崎秀俊，O. M. Ozkendir，S. Gunaydin，渡邊厚介，曽田一雄，西野洋一
通讯作者：
宮崎秀俊，O. M. Ozkendir，S. Gunaydin，渡邊厚介，曽田一雄，西野洋一

ホイスラー型Fe2V1+xAl1-x系合金のp型熱電特性に及ぼすTi-Re共置換効果

Ti-Re共取代对Heusler型Fe2V1+xAl1-x合金p型热电性能的影响