Study on Creation of Novel Clathrate Semiconductors and Their Application to Thermoelectric Materials

新型笼形半导体的制备及其在热电材料中的应用研究

基本信息

批准号：
19560713
负责人：
ANNO Hiroaki
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Tokyo University of Science, Yamaguchi
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

It is highly desired to find new materials for thermoelectric energy conversion, by which the electric power can be generated directly from an enormous amount of waste heat, toward the goal of realizing the energy conservation and environmental coexistence society. We have studied the material design and the control of the thermoelectric properties in silicon- and germanium-based clathrate semiconductors, utilizing a high degree of freedom in the cage-like crystal structure which consists of polyhedral networks (host) including guest atoms inside the voids. The novel structural manipulation and control by elemental substitutions on host lattice and guest sites cause a significant increase of the thermoelectric power due to the modifications of the electronic structure and a decrease of the lattice thermal conductivity due to the enhanced phonon scattering. The development of clathrate semiconductors on the material design found in this study will lead to the creation of novel thermoelectric materials with high conversion efficiency.

非常希望找到用于热电能量转换的新材料，可以直接从大量的废热中产生电力，以实现能源保护和环境共存社会的目标。我们已经研究了硅和锗的覆盖半导体中热电特性的材料设计和控制，并利用了笼子样晶体结构中的高度自由度，该结构由多面体网络（主机）组成，其中包括多面体原子。由于电子结构的改变以及由于增强的响声子散射而导致的晶格导热率降低，新型的结构操作和通过元素取代对宿主晶格和来宾站点上的控制造成了热电功率的显着增加。在这项研究中发现的材料设计上围位半导体的开发将导致创建具有高转化效率的新型热电材料。

项目成果

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专利数量（0）

熱電変換技術ハンドブック(第2章熱電変換材料,2節化合物半導体,4クラスレート化合物,4.1クラスレート化合物の高温熱電特性)(監修梶川武信,編集舟橋良次,阿武宏明,鈴木亮輔,寺崎一郎,山本淳)ISBN978-4-86043-257-7

热电转换技术手册（第2章热电转换材料、第2节化合物半导体、第4节笼形化合物、4.1笼形化合物的高温热电特性）（梶川武信监修、船桥亮司、阿布弘明、铃木良介、寺崎一郎、Jun编辑）山本）ISBN978-4-86043-257-7

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
阿武宏明;古賀健治
通讯作者：
古賀健治

クラスレート熱電半導体の粉末X線回折法による構造解析

使用粉末 X 射线衍射法分析笼形热电半导体的结构

DOI：
发表时间：
2010
期刊：
影响因子：
0
作者：
染井吉野;外園昌弘;中林貴大;阿武宏明
通讯作者：
阿武宏明

Electronic Structure and Thermoelectric Properties of Si-Based Clathrate Compounds

DOI：
10.1007/s11664-009-0730-6
发表时间：
2009-03
期刊：
Journal of Electronic Materials
影响因子：
2.1
作者：
K. Koga;K. Suzuki;M. Fukamoto;Hiroaki Anno;Terumitsu Tanaka;Setsuo Yamamoto
通讯作者：
K. Koga;K. Suzuki;M. Fukamoto;Hiroaki Anno;Terumitsu Tanaka;Setsuo Yamamoto

Effect of Strontium and Europium Substitutions on Thermoelectric Properties in Silicon-Based Clathrate Compounds