熱電交換材料として有望な正20面体準結晶・近似結晶の陽電子消滅法を用いた評価

使用正电子湮灭法评估作为热电交换材料有前景的二十面体准晶体和近似晶体

• 批准号: 06J01593
• 负责人: 高際 良樹
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J01593/
• 关键词: 熱電変換材料; 正20面体クラスター固体; Al系準結晶・近似結晶; 陽電子消滅法; A1系準結晶・近似結晶

本研究課題の主たる目的である、熱電変換材料に有望な「Al系準結晶及び近似結晶の陽電子消滅法を用いた原子空孔及び結合性の評価法の確立」を行う上で、前年度はAl元素からなる正20面体クラスターの中心がRe元素で占有されていて構造型原子空孔のない1/0-Al_<12>Re近似結晶とAl元素からなる正20面体クラスターの中心が空孔の1/1-AlReSi近似結晶に対して陽電子消滅寿命測定を行い、得られた陽電子寿命を純金属・半導体・金属間化合物の陽電子寿命と比較検討した結果、平均価電子濃度が増加するにつれて、空孔のないバルク寿命値及び単原子空孔寿命値ともに減少する傾向を示した。これにより、これまで不明瞭であった準結晶や近似結晶の陽電子寿命の絶対値の違いを議論することが可能になった。本年度は前年度の研究を発展させ、陽電子消滅法を用いた、Al系準結晶及び近似結晶における結合性の評価法の確立を目指し、様々なAl系準結晶・近似結晶の陽電子消滅寿命測定を行い、構造型原子空孔の存在を確かめると同時に、新たに、この構造型原子空孔内の価電子数密度と電気伝導率との相関関係を検討した。その結果、陽電子消滅法を用いることにより、周期性を有さない準結晶における結合性評価の可能性を示す結果が得られた。得られた結果から共有結合性の強いAl-Pd-Mn及びAl-Pd-Re準結晶に着目し、Al-Pd-Re準結晶に関しては、ポーラスな組織を改善することにより、無次元熱電性能指数を0.05から0.15まで約3倍向上させることができた。さらなる熱電性能向上の為のベース合金として、組織改善する必要が無く性能指数の大きかったAl-Pd-Mn準結晶を選定し、クラスター間の結合強度を弱めることをねらい、Al-Ga元素置換により無次元熱電性能指数を0.18から0.26まで約1.4倍向上させることに成功した。

The main purpose of this research project is to establish a method for evaluating atomic voids and binding properties of Al-based quasi-crystals and quasi-crystals by positron annihilation. In the previous year, the Al element was occupied by the Re element in the center of the regular 20-sided structure, and the 1/0-Al_ Re approximate crystal was occupied by the Re element in the center of the regular 20-<12>sided structure. Si Approximate Crystallization and Cathode Lifetime Measurement and Comparison of Cathode Lifetime of Pure Metals, Semiconductors and Intermetallic Compounds Vent lifetime and atomic void lifetime decrease. This is the case for quasi-crystals, which are close to the positron lifetime. This year's research progress compared with the previous year, the application of positron annihilation method, the establishment of binding evaluation method for Al quasi-crystals and quasi-crystals, the determination of positron annihilation life for Al quasi-crystals and quasi-crystals, the existence of structural atomic voids, the correlation between electron number density and electrical conductivity in structural atomic voids, and the new method were discussed. The results show that the positron annihilation method is applicable to the quasi-crystal. The results show that the thermal properties of Al-Pd-Mn and Al-Pd-Re quasi-crystals are improved by a factor of 0.05 to 0.15, and the thermal properties of Al-Pd-Mn and Al-Pd-Re quasi-crystals are improved by a factor of 3. In order to improve the thermoelectric performance, it is necessary to select Al-Pd-Mn quasi-crystal with high performance index, weak bonding strength between crystals, and Al-Ga element substitution with high thermoelectric performance index of 0.18 to 0.26 times.

项目成果

Thermoelectric properties of polygrained icosahedral Al71-xGaxPd20Mn9 (x=0,2,3,4) quasicrystals

• DOI: 10.1063/1.2990772
• 发表时间: 2008-10-01
• 期刊: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Takagiwa, Y.;Kamimura, T.;Kimura, K.
• 通讯作者: Kimura, K.

陽電子消滅法による AlReSi 近似結晶の空孔評価と電気物性

正电子湮灭法评价AlReSi近似晶体的空位及电学性能

• 发表时间: 2009
• 作者: 関山裕貴;茂澄孝夫;北畑宏樹;鹿川和哉;松下泰久;金沢育三;永田智啓;高際良樹;木村薫;大平俊行;大島永康;鈴木良一
• 通讯作者: 鈴木良一

AIPdMn(Si)準結晶及び近似結晶の電気物性:Al-Ga元素置換効果

AIPdMn(Si)准晶及近似晶体的电学性能：Al-Ga元素替代效应

• 发表时间: 2007
• 作者: 高際 良樹;上村 享彦;細井 慎;岡田 純平;木村 薫
• 通讯作者: 木村 薫

陽電子消滅法を用いた1/1-AIReSi近似結晶の構造型原子空孔かちの評価

正电子湮没法评价1/1-AIReSi近似晶体中的结构类型空位

• 发表时间: 2007
• 作者: 関山 裕貴;北畑 宏樹;松下 泰久;金沢 育三;永田 智啓;高際 良樹;木村 薫
• 通讯作者: 木村 薫

Thermoelectric performance of Al-Pd-Mn quasicrystals : comparison with (1/1, 2/1-) AlPdMnSi approximants and improvement by Ga substitution for Al

Al-Pd-Mn 准晶的热电性能：与 (1/1, 2/1-) AlPdMnSi 近似值的比较以及 Ga 替代 Al 的改进

• 发表时间: 2009
• 期刊: Zeitschrift fur Kristallographie 224
• 作者: Y. Takagiwa;T. Kamimura;S. Hosoi;J. T. Okada;K. Kimura
• 通讯作者: K. Kimura