圧力誘起点欠陥を活用した超低熱伝導単結晶熱電材料の創出

利用压力诱导点缺陷创建超低导热率单晶热电材料

• 批准号: 22H02161
• 负责人: 林 慶
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02161/
• 关键词: 点欠陥; 単結晶; 熱電材料

今年度の実績は以下の通りである。①Mg2X (X = Si,Ge,Sn)単結晶作製時のAr圧力を、従来の0.16 MPaより高い0.9 MPaまで上げられる高圧対応赤外線イメージ炉を導入し、同炉を用いてMg2Sn単結晶を試作した。Ar圧力は従来と同じ0.16 MPaとし、赤外線が集光する領域の大きさに合わせて原料の量を調整することで、Φ8mm×L10mmのMg2Sn単結晶を得ることができた。②n型で多結晶より高い無次元性能指数zTを示すSb置換Mg2Sn単結晶に対し、さらにBで共置換することにより、Sb置換のみの場合よりzTを向上することに成功した。これは、共置換による電気伝導率の減少を格子熱伝導率の減少が上回ったためである。③これまでp型ではGa置換Mg2Sn単結晶で多結晶よりも低い格子熱伝導率を得ていたが、ホールキャリアが少ないことが課題であった。これを解決するためにLi置換を行ったところ、Ga置換よりホールキャリアを増加することに成功した。さらにMg空孔欠陥、転位、Snリッチな析出物のマルチスケールな格子欠陥が導入され、Ga置換よりもさらに低い格子熱伝導率を得た。結果として、多結晶より高いzTを達成した。④Ar圧力0.04 MPaでMg2Ge単結晶を作製することに成功した。得られたMg2Ge単結晶にはMg空孔欠陥が存在していることを示唆する結果を得た。⑤Mg2Si単結晶にSi空孔欠陥が存在する理由を明らかにするために、電子状態計算、X線光電子分光、および光電子ホログラフィを行った。その結果、転位の位置に酸素が入り込み、Si空孔欠陥の形成を安定化している可能性が明らかになった。

The following are the general information for the current year. When the 1Mg2X (X = Si,Ge,Sn) crystal is used, the Ar force is used, the temperature is 0.16 MPa, the temperature is 0.9 MPa, the temperature is high, the temperature is high, and the furnace temperature is high. In the same furnace, the temperature is tested by the Mg2Sn crystal. Ar has made great efforts to achieve the same results as 0.16 MPa, in the field of optical industry, and in the production of raw materials, Φ 8mm × L10mm Mg2Sn. The zT index of 2n type multi-crystal shows that the Sb configuration is not valid, the Sb configuration is not valid, and the zT configuration is successful when the zT is closed. The rate of failure is much lower than that of the last time. 3. When using the p-type Ga to check the results of the Mg2Sn, the results of the multi-crystal test and the low lattice temperature rate are very high, and the results show that there are a lot of problems. Please tell me that the Li settings are not valid, and that the Ga settings are not successful. The Mg empty hole is missing, the bit, the precipitate is low, the grid is not good, the Ga is low, the grid is low, the rate is low. Results the results showed that the high temperature zT was characterized by high temperature and high temperature. The 4Ar force 0.04 MPa Mg2Ge test results show that the performance was successful. The result of the Mg2Ge test indicates that there is a defect in the Mg empty hole. The result indicates that the result is satisfactory. 5Mg2Si results show that there are reasons for the existence of defects in Si empty holes, such as computer simulation, electronic state calculation, X-ray photoelectron spectroscopy, and photovoltaic transmission. The result of the experiment, the location of the acid in the position, and the deficiency of the empty hole in Si formed the possibility of stabilization.

项目成果

Point Defects and Thermoelectric Properties of Melt‐grown Mg2Ge Single Crystals

熔融生长Mg2Ge单晶的点缺陷和热电性能

• 发表时间: 2022
• 作者: H. Takeuchi;Z. Huang;K. Hayashi;and Y. Miyazaki
• 通讯作者: and Y. Miyazaki

Mg2Sn単結晶の点欠陥・線欠陥に対する化学的圧力の効果

化学压力对Mg2Sn单晶点缺陷和线缺陷的影响

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本熱電学会誌
• 作者: ○木村 周慈;江原 巧;宮田 潔志;米田 勇祐;倉持 光;谷 洋介;恩田 健;林 慶
• 通讯作者: 林 慶

有力な熱電材料マグネシウムスズ化合物のp型性能で記録更新

镁锡化合物的破纪录p型性能，一种强大的热电材料

Enhancement of thermoelectric performance of Mg₂Sn single crystals via lattice-defect engineering

通过晶格缺陷工程增强Mg₂Sn单晶的热电性能

• DOI: 10.11470/jsaprev.220403
• 发表时间: 2022
• 期刊: JSAP Review
• 作者: Huang Zhicheng;Hayashi Kei;Saito Wataru;Pei Jun;Li Jing-Feng;Miyazaki Yuzuru;Hayashi Kei
• 通讯作者: Hayashi Kei

熱電発電の実用化に向けた格子欠陥含有単結晶の開発

开发含有晶格缺陷的单晶，用于热电发电的实用化

• 发表时间: 2022
• 期刊: アグリバイオ
• 作者: Huang Zhicheng;Hayashi Kei;Saito Wataru;Pei Jun;Li Jing-Feng;Miyazaki Yuzuru;Hayashi Kei;林 慶
• 通讯作者: 林 慶