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低次元物質の熱電変換材料としての可能性

低维材料作为热电转换材料的潜力

基本信息

批准号：
12875015
负责人：
水谷宇一郎
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は,遷移金属酸化物の熱電特性の評価を行った.特に最近,Co酸化物が注目を集めていることから,(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>,およびRECoO_3を選択し、それぞれの物質に対して詳細にゼーベック係数や電気伝導率のバンド幅やドープ量依存性の評価を行った.また,Mn酸化物であるREMnO_3とRE_3Mn_2O_7に対して光電子分光法により電子構造を解明し,大きなゼーベック係数を発現する可能性を考察した.(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>およびRE_3Mn_2O_7は2次元的な伝導面を有している.一方,RECoO_3とREMnO_3は3次元的な伝導を示す.これらの物質群の示す熱電特性を比較することにより,熱電特性に及ぼす次元性の効果を議論した.キャリアーをドープしていないRECoO_3は高いゼーベック係数を呈するが,絶縁体的な電気伝導特性を示す為,熱電変換材料として適していないと判断された.しかし、この系にわずかにキャリアを注入すると,ゼーベック係数と抵抗率は双方ともに低下するが,比抵抗の低下率がゼーベック係数の低下量よりも遥かに大きく,熱電変換材料として有望であることが判明した.一方,(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>では高い熱電特性を示す試料を発見するには至らなかった.Mn系酸化物では,3次元的なREMnO_3,2次元的なRE_3Mn_2O_7共にフェルミレベル近傍に状態密度の落ち込みが存在することを明らかにした.このような状態密度の落ち込みは擬ギャップと呼ばれ,擬ギャップがフェルミレベルに存在すると,大きなゼーベック係数を発現する可能性が極めて高い.すなわち,擬ギャップをフェルミレベルに有するMn酸化物は,熱電変換材料として利用できる可能性が高いと判断した.本研究では,2次元材料の3次元材料に対する優位性を示すには至らなかったが,上記に示した通り,電気伝導性遷移金属酸化物が熱電変換材料として極めて有望であることを明らかにできたと考えている.

This year, evaluation of the thermoelectric properties of migrated metal oxides. Special features. Recently, Co oxides have attracted much attention. (Ca_<1-x>B i_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>,およびRECoO_3を选択し、それぞれの material に対してDetailsにゼーベック coefficientや电気伝Conductivityのバンド片やドープquantity-dependent evaluation 価を行った.また,Mn acid compoundるREMnO_3とRE_3Mn_2O_7に対してPhotoelectron spectroscopyによりElectronic structureを Explain し,大きなゼーベック coefficient を発 appear する possibilityをInspectionした.(Ca_<1-x>Bi_x)_3Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n +3>およびRE_3Mn_2O_7は2dimensional な伝guidance surface している.One side, RECoO_3とREMnO_3は3dimensional な伝guideをThermoelectric properties of the material group Thermoelectricity Comparison Thermoelectricity Characteristics and Dimensional Effects DiscussionsないRECoO_3's high いゼーベック coefficient is するが, the なelectric conductivity characteristics of the insulator are shown, and the thermoelectric conversion material is suitable for judgment.れた.しかし、この式にわずかにキャリアを injecting すると,ゼーベThe resistance coefficient and the resistance rate of both parties are low, and the resistance rate is low compared to the resistance rate. The low amount of the thermoelectric coefficient has been determined by the large amount of the thermoelectric conversion material, and the thermoelectric conversion material has been shown to be promising. One side, (Ca_<1-x>Bi_x)_3 Co_4O_9,(Ca,Sr,RE)_<n+2>Co_<n+1>O_<3n+3>The high thermoelectric properties are shown in the sample. To らなかった.Mn acid compound では, 3-dimensional なREMnO_3, 2-dimensional なRE_3Mn_2O_7 total にフェルミレベルclose に status secret The status of the existence of the degree is the secret of the existence of the degree.度のfallち込みは pseudo ギャップとcall ばれ, pseudo ギャップがフェルミレベルにExistenceすると,大きなゼーベック coefficient を発appears する possibility が极めてhighい.すなわち, pseudo-ギャップをフェルミレベルに有するMn acid compound は, The possibility of utilization of thermoelectric conversion materials is high and the judgment is made. This study shows the superiority of 2-dimensional materials and 3-dimensional materials.ったが, the above mentioned にshows した通り, electric 気伝 conductive migration metal acid compound Thermoelectric conversion The material is very good and the material is very good.