Control of Nanopores and Scattering Mechanisms to Develop Enhanced Thermoelectric Materials

控制纳米孔和散射机制来开发增强型热电材料

• 批准号: 18F18374
• 负责人: 森 孝雄
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-12 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18374/
• 关键词: 熱電材料; カルコゲナイド; 磁性イオンドーピング; 欠陥制御; 結晶場

本研究では、競合する熱電物性の制御原理を新規に発展させて、広範囲実用化に初めて資する高性能な熱電材料を開発する。本年度の顕著な成果として、GeTe系において、磁性イオンドーピングによる電子状態・散乱機構の制御によるパワーファクターの増強の実現を目指す研究において、磁性Crドーピングによって、顕著な高性能化が得られた。GeTe系は高性能熱電材料として世界中で研究競争が特に激しい系であるが、本特別研究員の斬新な研究で、この系で、初めて遷移金属のドーピングという物性制御が極めて有効であることを示した。本年度は、Crドーピングにより、当初予想されなかったセレンディピティ的な発見として、CrドーピングによりGe欠陥の生成エネルギーが低減できることを発見した。また、同時にCrドーピングにより析出物生成の制御にも寄与できることが明らかになった。Crドーピングの結果として、欠陥生成および析出物生成によりGeTe系の大幅な熱伝導率の低減が得られたと同時に、電気的なキャリアも制御され、さらにBiなどとの複ドーピングの効果により、バンド構造の変調に制御し、極めて高い性能指数ZT～2という高性能化に成功した。本成果は、国際会議などで発表を行い、論文としてまとめられ、著名なSmall誌に出版された。また、当該特別研究員は、本優れた研究により、国際熱電学会International Thermoelectric Society (ITS)が年間で世界中の最優秀なポスドク研究員1名だけに表彰する2019 ITS Postdoctoral Scholar in Thermoelectrics Awardを受賞した。

This study で す は, competition and cooperation る thermoelectric property の suppression principle を new rules に 発 exhibition さ せ て, hiroo van 囲 be with the early に め て endowment す る high-performance な thermoelectric materials を open 発 す る. This year's の 顕 the な results と し て, GeTe に お い て, magnetic イ オ ン ド ー ピ ン グ に よ る electronic state, scattered institutions の suppression に よ る パ ワ ー フ ァ ク タ ー の raised strong の be presently を refers す research に お い て, magnetic Cr ド ー ピ ン グ に よ っ て, 顕 な high performance-based が ら れ た. GeTe department は high-performance thermoelectric materials と し て が で research competition in world に excitation し い department で あ る が, this special researcher の cut new な research で, こ の で, early め て migration metal の ド ー ピ ン グ と い う property suppression が extremely め て have sharper で あ る こ と を shown し た. This annual は, Cr ド ー ピ ン グ に よ り, had to think さ れ な か っ た セ レ ン デ ィ ピ テ ィ of な 発 see と し て, Cr ド ー ピ ン グ に よ り Ge owe 陥 の generated エ ネ ル ギ ー が low cut で き る こ と を 発 see し た. ま た, at the same time に Cr ド ー ピ ン グ に よ り precipitates generated の suppression に も send で き る こ と が Ming ら か に な っ た. Cr ド ー ピ ン グ の results と し て, owe 陥 お よ び precipitates generated に よ り GeTe is の な hot 伝 significantly low conductivity の が reduction to ら れ た と に at the same time, electricity 気 な キ ャ リ ア も suppression さ れ, さ ら に Bi な ど と の complex ド ー ピ ン グ の unseen fruit に よ り, バ ン ド tectonic の - royal し に system, extremely め て い high performance index of ZT ~ 2 と い う High-performance に success た. This achievement has been published in された, international conferences な and で, papers と and てまとめられ, and famous な and Small journals に and された. ま た, when the special researcher は, the optimal れ た research に よ り, International Society for Thermoelectric International Thermoelectric Society (ITS) で が years in the world the best な の ポ ス ド ク researcher 1 だ け に recognition す る 2019 ITS Postdoctoral Scholar in Thermoelectrics Awardを Prize Winner た

项目成果

Impact of Cr substitution on the Thermoelectric Properties of GeTe Solid-State Solutions

Cr取代对GeTe固态溶液热电性能的影响

• 发表时间: 2018
• 作者: Jing Shuai;Takao Mori;Jing Shuai and Takao Mori
• 通讯作者: Jing Shuai and Takao Mori

Thermoelectric Performance through Crystal Field Engineering in Transition Metal Doped GeTe

通过晶体场工程实现过渡金属掺杂 GeTe 的热电性能

• 发表时间: 2019
• 作者: Jing Shuai;Takao Mori
• 通讯作者: Takao Mori