インターグロウス構造をもつ化合物の可能性-物性に対する「ブロック組換え」の効用と限界を探る-

具有共生结构的化合物的可能性 - 探索“嵌段重组”对物理性质的有效性和限制 -

基本信息

批准号：
13875132
负责人：
山口正治
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13875132/
关键词：
変調構造熱電変換材料電気伝導率熱伝導率 ReSi_2 Zn_4Sb_3

项目摘要

類似の構造をもつ2種類以上の物質が、周期的に積層してできる変調構造を有する物質の物性と構造上の特徴との相関に関する知見を蓄積することが本研究の目的である。このような変調構造を持つ物質が多数知られているが、まずReSi_2とβZn4Sb_3を取り上げた。これらは、優れた熱電特性を示し熱電変換材料として注目される物質である。我々のグループの研究によれば、ReSi_2単相はReSi_<1.75>組成で得られ、基本構造はC11_b型であるが、欠損Siが空格子点となり空孔規則相(Re原子16、Si原子28を含む大きな単位胞の単斜晶の構造)が形成される。この構造故に、僅かな組成変調あるいは面欠陥の存在によって微視的構造変調が生ずる。Si空孔の規則配列に伴う異方性によってゼーベック係数に異方性が生ずるため、熱電特性には異方性があり、C11_b構造の[001]方向を長軸とする結晶の熱電特性がよいことが明らかになっている。現在、添加元素を選択し、変調構造を制御することによって更なる熱電特性の向上を目指している。Zn4Sb_3系化合物の微視的構造の観察にはまだ成功していないが、多少固溶域があるZn_4Sb_3相の場合、格子上のZn/Sb混合サイトのSb/Zn占有率比が微視的に変調している可能性がある。たとえば、何らかの理由によりZn欠損があれば、占有率比が1に対応するZn_6Sb_5を含む…Zn_4Sb_3/Zn_6Sb_5/Zn_4Sb_3…のような組成/構造変調が生じてもおかしくない。引き続きこのような変調構造の直接観察を試みている。物性測定はバルク材と薄膜試料を用いて行っているが、薄膜試料とバルク試料の電気伝導率はほとんど同じであるが、薄膜試料の熱伝導率はバルク材のそれよりかなり小さいことが明らかになっている。現在、このような物性と構造の関係を引き続き研究中である。

这项研究的目的是积累有关物理特性与材料的结构特征与调制结构的结构特征之间相关性的知识，可以通过定期堆叠具有相似结构的两个或多个物质来实现。许多具有此类调制结构的物质都是已知的，首先我们已经采用了RESI_2和βZn4SB_3。这些材料具有出色的热电特性，并吸引了作为热电转换材料的注意力。我们小组的研究表明，RESI_2的单相是通过RESI_ <1.75>组成获得的，基本结构是C11_b类型，但是有缺陷的SI成为空缺点并形成空缺相位的相位（含有RE ATOM 16和SI ATOM 28的大型单位细胞的单扫度结构）。由于这种结构，由于存在轻微的组成调节或表面缺陷，因此发生了微观结构调制。由于Seebeck系数中的各向异性是由与SI空位的有序排列相关的各向异性引起的，因此热电性能是各向异性的，并且已经揭示了晶体的热电特性，即C11_B结构的[001]方向长轴的热轴具有长轴。当前，该公司旨在通过选择添加元素并控制调制结构来进一步改善热电性能。尽管尚未成功观察到基于Zn4SB_3的化合物的显微镜结构，但在Zn_4SB_3相具有略有固体溶液区域的情况下，微观调节了晶格上Zn/sb混合位点的SB/Zn占用比。例如，如果出于某种原因存在Zn缺乏症，则可能发生1个占用比为1的组成/结构调制（例如Zn_6SB_5）毫不奇怪。我们继续尝试直接观察这种调制结构。物理特性是使用散装材料和薄膜样品测量的，尽管薄膜样品和散装样品的电导率几乎相同，但已经表明，薄膜样品的热导率远小于大量材料。目前，我们正在继续研究物理特性与结构之间的关系。