高性能鉄ケイ化物熱電半導体中の不純物原子挙動と熱電特性

高性能硅化铁热电半导体中的杂质原子行为和热电性能

• 批准号: 06750681
• 负责人: 森村 隆夫
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750681/
• 关键词: FeSi_2熱電変換半導体; 熱起電力; 液体急冷法; ALCHEMI; イオンマイクロアナライザー

本研究では、様々な不純物を添加し液体急冷法によって、高い熱起電力を有するFeSi_2系熱伝半導体の開発を行ってきた。その中でも高い熱起電力を有するB,Pt,Mn添加の試料に注目してさらに研究を進めた。1.X線回折実験により、液体急冷したリボン状試料はどれもα+εの2相から成り、1053Kの熱処理によって半導体相であるβ単相となることがわかった。SEMおよびTEMによりリボン状試料を観察した結果、幅・数μm、長さ・数10μmの多数の棒状組織から成り、それぞれは0.1μm程度の多数の結晶粒から成っていることがわかった。またTEM明視野像ではこの結晶粒内に一定方向に縞状コントラストが観察され面欠陥の存在が明らかとなった。これらの組織はリボン状試料特有のものであり、この構造が高熱起電力発生の原因と考えられる。2.原子レベルでの構造を調べるためにALCHEMIによって、β-FeSi_2中のPtあるいはMnのサイト占有確率を決定した。Pt,MnのFeサイト占有確率はそれぞれ1.02±0.07,0.94±0.13となり、Pt,Mn原子のほとんどすべてがFeサイトを占有することがわかった。3.イオンマイクロアナライザーを用いてβ-FeSi_2中のAl,Mn,Bの拡散係数を種々の拡散温度で決定した。AlはMnとは逆にSiサイトを占有することが報告されている。3種類の元素はβ-FeSi_2中のサイト占有状態は異なるが、アレニウスプロットから求めた拡散の活性化エネルギーは3元素で近い値を示した。高温のα+εの2相領域で熱処理したときの拡散係数は3元素ともアレニウス則から外れ低い値となり,α+εの2相領域では拡散機構が変化したものと考えられる。4.モンテカルロ法により拡散の計算機シミュレーションを行った結果、2元系格子中に格子欠陥(逆位相境界)を導入した場合、格子中の第3元素の拡散係数が大きくなることを計算した。

In this paper, the development of FeSi_2-based thermal semiconductors is studied by adding impurities to FeSi_2-based thermal semiconductors. The research on B,Pt,Mn addition to samples has been carried out. 1. X-ray reflection, liquid quenching, and light-like samples are prepared from α+ε and 2 phases, and heat treatment at 1053K is carried out for semiconductor phase and β phase. SEM and TEM examination results show that most of the rod-like tissues with an amplitude of several μm and a length of several 10μm are formed, and most of the crystalline particles with an amplitude of 0.1μm are formed. TEM bright field image of the crystal grain in a certain direction, the surface of the crystal is not visible. The structure of the sample is characterized by high temperature and high electric power generation. 2. The structure of the atom is modulated by AlCHEMI, and the percentage of Pt and Mn in β-FeSi_2 is determined. The accuracy of Fe content of Pt,Mn is 1.02± 0.07, 0.94 ±0.13, Pt, Mn is 1.02± 0.07, 0.94 ±0.13, Pt,Mn is 1.02± 0.07, 0.94 ±0.13, Pt,Mn is 1.02 ± 0.07, 0.94 ± 0.07, 0.94 ± 0.07, Pt,Mn is 1.02 ± 0.07. 3. The dispersion coefficients of Al,Mn and B in β-FeSi_2 are determined by the dispersion temperature. Al Mn is the only one who can be reported. 3 kinds of elements in β-FeSi_2 have different occupation states. 3 kinds of elements in β-FeSi_2 have different occupation states. High temperature α+ε 2 phase domain heat treatment 4. The dispersion coefficient of the third element in the lattice is calculated in the case where the lattice of the binary system is incomplete (inverse phase) and the dispersion coefficient of the lattice is large.

项目成果

M.Hasaka: "Effect of spin-casting on thermoelectric properties of iron-silicide ribbons doped with platinum" Proc.of the 12th Inten.Conf.on Thermoelectrics. 242-247 (1994)

M.Hasaka：“旋转铸造对掺杂铂的铁硅化物带的热电性能的影响”第 12 届 Inten.Conf.on Thermoelectrics 的 Proc.。

M.Hasaka: "Effect of boron addition on thermoelectic properties in iron silicides ribbons" Proc.of the 13th Intern.Conf.on Themoelectrics. (1995)

M.Hasaka：“添加硼对硅化铁带中热电性能的影响”第 13 届热电学实习生会议论文集。

M.Hasaka: "Thermoelectric properties and microstructures of Fe_<1-X>Mn_XSi_2 ribbons" Proc.of the 12th Intern.Conf.on Thermoelectrics. 316-321 (1994)

M.Hasaka：“Fe_<1-X>Mn_XSi_2 带的热电性能和微观结构”Proc.of the 12th Intern.Conf.on Thermoelectrics。

M.Hasaka: "Thermoelectric properties of Fe_<1-y>Cr_ySi_2 ribbons" Proc.of the 13th Interw.Conf.on Thermoelectrics. (1995)

M.Hasaka：“Fe_<1-y>Cr_ySi_2 带的热电性能”Proc.of the 13th Interw.Conf.on Thermoelectrics。

T.Morimura: "Diffusion of 3inc in the Cu_3Au alloy" 長崎大学工学部研究報告. 25. 71-74 (1995)

T.Morimura：“Cu_3Au 合金中 3inc 的扩散”长崎大学工学部研究报告 25. 71-74 (1995)。