有機フレキシブル熱電変換デバイスの基礎検討

有机柔性热电转换器件的基础研究

• 批准号: 20655040
• 负责人: 中村 雅一
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Chiba University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20655040/
• 关键词: 再生可能エネルギー; 廃熱利用; 電子・電気材料; 有機導体; 強相関電子系; 有機半導体材料; ゼーベック係数

有機エレクトロニクスの将来像の一つであるウェアラブルエレクトロニクスなどの電力源として、有機半導体や有機導体材料を用いた熱電変換素子を創出することを発展的目標とする。そのために、高い熱電変換特性が得られる有機材料をスクリーニングし、有機温度差発電素子のための基礎的な検討を行うことが本研究の主目的である。有機材料に特化したゼーベック係数と導電率の測定装置については最終的な改良を済ませ、複数の有機材料の比率を制御して共蒸着することができるようになった。今年度までに、この装置を用いて、不純物量が異なるものを含めて有機半導体薄膜6種、有機導体薄膜6種、モット絶縁体単結晶4種、有機半導体単結晶1種の熱電特性を評価した。これまでのところ、再現性のあるデータが得られている範囲では、典型的な導電性ポリマーであるPEDOT:PSSのうちで導電率の高い試料が最も良い熱電特性を示し、熱電性能の指標であるパワーファクターが3.3×10^<-8>W/K^2cm、室温におけるZT値が4.9×10^<-3>であった。これは目標とする値の数十分の1である。また、他の研究グループによる報告値も含めて有機半導体材料の熱電特性を評価・解析したところ、典型的な半導体材料を使う限りにおいてキャリアドーピング量を変化させても半導体の熱電効果理論を超えるものが見いだされておらず、その限界は目標には達しないと推測される結果となった。このことから、典型的な半導体材料ではないものに探索の重点を移すべきであると判断される。一方、まだ再現性には乏しいが、有機モット絶縁体の一種において、特定の条件下で10mV/Kを超える大きなゼーベック係数が得られた。今後、このようなエキゾチックな物性を示す材料を中心に探索してゆくべきであるという方針を得た。

The purpose of this development is to create a thermoelectric converter for organic semiconductor and organic conductor materials. The main purpose of this study is to discuss the basic problems of organic materials and organic temperature difference electrons. Organic material characterization coefficient measurement device, final improvement, control of the ratio of organic materials This year, the thermoelectric characteristics of 6 organic semiconductor thin films, 6 organic conductor thin films, 4 organic semiconductor single crystals and 1 organic semiconductor single crystal were evaluated. Typical electrical conductivity PEDOT:PSS has high conductivity and the highest thermoelectric characteristics are shown. The thermoelectric performance index is 3.3×10^<-8>W/K^2cm and 4.9×10^ZT at room temperature<-3>. The number of points is 1. The results of this study include the evaluation of thermoelectric properties of organic semiconductor materials, the analysis of typical semiconductor materials, the variation of thermoelectric properties of semiconductor materials, and the analysis of thermoelectric properties of organic semiconductor materials. The focus of exploration of typical semiconductor materials is shifted to the judgment of the semiconductor materials. One kind of organic insulating material has high reproducibility, and the coefficient of organic insulating material is 10mV/K. In the future, we will explore the core of the material industry.

项目成果

フレキシブル熱電変換素子に向けた有機材料の熱電特性評価

用于柔性热电转换元件的有机材料的热电性能评价

• 发表时间: 2010
• 作者: 中村雅一;星敦史;浦部裕亮;田部井智嗣;酒井正俊;工藤一浩
• 通讯作者: 工藤一浩

Gate-induced thermally stimulated current on a ferroelectric-like dielectric response observed in (BEDT-TTF)(TCNQ) crystalline FET

在 (BEDT-TTF)(TCNQ) 晶体 FET 中观察到的类铁电介电响应上的栅极感应热刺激电流

• 发表时间: 2011
• 作者: M.Hanada;M.Ishiguro;M.Sakai;H.Yamauchi;M.Nakamura;K.Kudo
• 通讯作者: K.Kudo

Evaluation of Thermopower of Organic Materials toward Flexible Thermoelectric Power Generators

有机材料对柔性热电发电机热电势的评估

• 发表时间: 2010
• 期刊: Materials Research Society Symposium ProceedingS
• 作者: M.Nakamura;A.Hoshi;M.Sakai;K.Kudo
• 通讯作者: K.Kudo

Development of the Seebeck-Coefficient-Measurement System for Organic Thin Films

有机薄膜塞贝克系数测量系统的开发

• 发表时间: 2010
• 作者: A.Hoshi;M.Sakai;M.Nakamura;K.Kudo
• 通讯作者: K.Kudo

Ferroelectric Phase Transition Observed in β(BEDT-TTF)(TCNQ)Field Effect Transistor

β(BEDT-TTF)(TCNQ)场效应晶体管中观察到的铁电相变

• 发表时间: 2010
• 作者: M.Sakai;Y.Ito;T.Takahara;M.Ishiguro;M.Nakamuram;K.Kudo
• 通讯作者: K.Kudo