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

阐明硅化物材料的物理特性并开发电子冷却温度控制装置的基础技术

• 批准号: 22H00268
• 负责人: 今井 基晴
• 金额: $ 26.71万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00268/
• 关键词: シリサイド; トポロジカル関連物質; 熱電変換材料

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。

This year, high-quality SrSi2 samples were produced and the Si concentration range of 55-100at.% was investigated again. Re-investigation of the Sr-Si phase ratio and the high-quality SrSi2 sample vertical test The physical properties such as the electromagnetic resistance rate, ホール coefficient, and magnetization of the sample are determined by the ッジマン method and the により synthesis. The re-investigation of the phase was carried out using the Si concentration range of 55-100 at. It combines fluorochromatic light analysis, electronic fluorochromatic analysis, thermal analysis, and powder X-ray analysis. Come, SrSi2 has α-ThSi2 type structure (tetragonal crystal) and maintains high temperature phase and SrSi2 type structure (cubic crystal) maintains room temperature phase and maintains it. The structure of SrSi2 is the existence of SrSi2, and the melting point of SrSi2 is 1121℃. It melts directly and is clear. Lai, high-temperature phase report, α-ThSi2 type structure, SrSi2-x, SrSi2-x (0.05 ≦ x ≦ 0.13) であり, そのcrystal structure はSi atoms が regular にdeficiency したα-ThSi2 type structure のsuperstructure (single clinic) であることことを明らかにした.このcrystal structureはInitiallyめて発见されたcrystal structure typeである.さらにSrSi2-xはPeritite reaction により generates されることが明らかにした. The results of the synthesis of high-quality SrSi2 samples are shown in the melting and solidification process. The vertical beam method is made of high-quality SrSi2 sample containing SrSi2-x. The electric resistance rate of the sample is increased, the temperature of 2K is increased, and the temperature is increased to about 100K, and the temperature of the sample is reduced, and the temperature dependence is shown.ホール coefficient measurement によりキャリアdensity のTemperature dependence をdetermination したcontrolled なキャリアは正 hole であり, キThe density of ャリア is fixed at 100K, and the temperature above 100K is increased by the increase in temperature.また、SrSi2のSr atoms and をCa atoms にすることによるThe thermoelectric properties are affected by the adjustment.

项目成果

SrSi2-xの結晶構造

SrSi2-x 的晶体结构

• 发表时间: 2023
• 作者: T. Nakata;T. Hama;K. Sugiya;S. Kamado;今井 基晴
• 通讯作者: 今井 基晴

Thermal expansion coefficient and bulk modulus of silicides

硅化物的热膨胀系数和体积模量

• DOI: 10.35848/1347-4065/ac9abf
• 发表时间: 2022
• 期刊: Japanese Journal of Applied Physics
• 影响因子: 1.5
• 作者: Imai Motoharu;Hiroto Takanobu
• 通讯作者: Hiroto Takanobu

Phase relationship of Sr-Si system at Si concentrations ranging from 56 to 84 at. %

相%20关系%20of%20Sr-Si%20系统%20at%20Si%20浓度%20测距%20从%2056%20到%2084%20at.%20%

• 发表时间: 2022
• 作者: IMAI;Motoharu.
• 通讯作者: Motoharu.

Si濃度55 at.%以上でのSr-Si系の相関係

Si 浓度为 55 at.% 或更高时 Sr-Si 体系的相关系

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮川 靖弥;野平 直希;Chiu Wan-Ting;海瀨 晃;田原 正樹;細田 秀樹;今井 基晴
• 通讯作者: 今井 基晴

Bulk moduli and bulk thermal expansion coefficients of silicide

硅化物的体积模量和体积热膨胀系数

• 发表时间: 2022
• 作者: IMAI;Motoharu;HIROTO;Takanobu.
• 通讯作者: Takanobu.