電子冷却式温調デバイス開発に向けたシリサイド材料の物性解明と要素技術開発

本年度は、高品質SrSi2試料を作成するために、55‐100at.%のSi濃度範囲で Sr-Si相図の再調査を行った。再調査したSr-Si相図から得られた知見をもとに、高品質SrSi2試料を垂直ブリッジマン法により合成し、その試料の電気抵抗率、ホール係数、磁化等の物性を決定した。相図の再調査は、アーク溶融法を用いて55‐100at.%のSi濃度範囲で試料を作成し、その試料を誘導結合プラズマ発光分析、電子プローブマイクロ分析、示唆熱分析、粉末X線回折することによって行った。従来、SrSi2はα-ThSi2型構造（正方晶）を持つ高温相とSrSi2型構造（立方晶）を持つ室温相があるとされていたが、SrSi2型構造を持つSrSi2のみが存在し、SrSi2は融点1121℃で直接溶融することを明らかにした。従来、高温相として報告されていたα-ThSi2型構造を持つSrSi2は、実はSrSi2-x (0.05 ≦ x ≦ 0.13)であり、その結晶構造はSi原子が規則的に欠損したα-ThSi2型構造の超構造（単斜晶）であることことを明らかにした。この結晶構造は初めて発見された結晶構造型である。さらにSrSi2-xは包晶反応により生成されることが明らかにした。これらの結果は、高品質SrSi2試料が溶融凝固で合成できることを示している。垂直ブリッジマン法を用いてSrSi2-xを含まない高品質SrSi2試料を作成した。この試料の電気抵抗率は、２Kから温度を上昇させると約100Kまで増加し、それ以上の温度では減少するという温度依存性を示した。ホール係数測定によりキャリア密度の温度依存性を決定した支配的なキャリアは正孔であり、キャリア密度は100Kまでは一定で、100K以上では温度と共に増加することを明らかにした。また、SrSi2のSr原子をCa原子に置換することによる熱電特性への影響を調べた。

本年度は、高品質SrSi2試料を作成するために、55‐100at.%のSi濃度範囲で Sr-Si相図の再調査を行った。再調査したSr-Si相図から得られた知見をもとに、高品質SrSi2試料を垂直ブリッジマン法により合成し、その試料の電気抵抗率、ホール係数、磁化等の物性を決定した。相図の再調査は、アーク溶融法を用いて55‐100at.%のSi濃度範囲で試料を作成し、その試料を誘導結合プラズマ発光分析、電子プローブマイクロ分析、示唆熱分析、粉末X線回折することによって行った。従来、SrSi2はα-ThSi2型構造（正方晶）を持つ高温相とSrSi2型構造（立方晶）を持つ室温相があるとされていたが、SrSi2型構造を持つSrSi2のみが存在し、SrSi2は融点1121℃で直接溶融することを明らかにした。従来、高温相として報告されていたα-ThSi2型構造を持つSrSi2は、実はSrSi2-x (0.05 ≦ x ≦ 0.13)であり、その結晶構造はSi原子が規則的に欠損したα-ThSi2型構造の超構造（単斜晶）であることことを明らかにした。この結晶構造は初めて発見された結晶構造型である。さらにSrSi2-xは包晶反応により生成されることが明らかにした。これらの結果は、高品質SrSi2試料が溶融凝固で合成できることを示している。垂直ブリッジマン法を用いてSrSi2-xを含まない高品質SrSi2試料を作成した。この試料の電気抵抗率は、２Kから温度を上昇させると約100Kまで増加し、それ以上の温度では減少するという温度依存性を示した。ホール係数測定によりキャリア密度の温度依存性を決定した支配的なキャリアは正孔であり、キャリア密度は100Kまでは一定で、100K以上では温度と共に増加することを明らかにした。また、SrSi2のSr原子をCa原子に置換することによる熱電特性への影響を調べた。