高熱電変換特性発現のための新規な複合クラスター化合物の結晶構造設計

一种具有高热电转换性能的新型复杂簇化合物的晶体结构设计

• 批准号: 10F00078
• 负责人: 乾 晴行
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10F00078/
• 关键词: 熱電変換; ハーフホイスラー化合物; 超格子構造; 空孔規則配列; 透過電子顕微鏡; X線回折; 価電子数濃度

1. Ag添加したZnSb焼結材の合成およびキャリア濃度制御による熱電変換特性向上を試みた.その結果,すべてのAg添加材はp型伝導を示し,Ag添加量の増加とともにパワーファクターが増加した.格子熱伝導率は,Zn4Sb3と同程度に低い値を示し,熱電変換無次元性能指数ZTは670Kにおいて1.15を示すことを明らかにした.また,焼結材の圧縮強度は400MPaと高く,機械的特性も優れていることがわかった.(Bi,Sb)2Te3,充填スクッテルダイトやTAGS等の既存の熱電変換材料とのcompatibility factorも良いことがわかった.2. 組成式X9Y7Z8(X=Fe,Ru,Co,Rh,Ir;Y=Zn,Mn;Z=Sn and Sb)で表される新規ホイスラー化合物の合成を行った.X線回折およびHAADF-STEM法により結晶構造解析を行った結果,通常のハーフホイスラー化合物XYZ(Normal Half-Heusler:NHH)のユニットセルの2x2x2倍の超格子構造(Double Half-Heusler:DHH)を有することがわかった.NHH構造のユニットセル中では,4つの空孔が正四面体の頂点上に配置しているが,DHH構造は,空孔が形作る正四面体の向きが異なる2種類のNHHサブユニットが交互に積み重なったものと考えることができる.3. Co9Zn7Sb8およびCoMnSbを結ぶすべての組成領域において,DHH構造を有する4元系固溶体が形成されることがわかった.Mn組成が増加するに従って,サブユニットあたりの価電子数濃度(VEC)が16から21に増加するとともに,電気伝導特性は金属-半導体-金属遷移を示した.また同時に,強磁性半導体的な性質を示し,室温以上の高いキュリー温度を有することを明らかにした.

1. Ag add し た ZnSb 焼 の junction material synthesis お よ び キ ャ リ ア concentration suppression に よ る thermoelectric variations in properties up を try み た. そ の results, す べ て の Ag added material は p-type 伝 guide を し, Ag の raised amount plus と と も に パ ワ ー フ ァ ク タ ー が raised plus し た. Lattice thermal 伝 conductivity は Zn4Sb3 と degree with low に い numerical を し, thermoelectric - no dimensional performance index in ZT は 670 k に お い て 1.15 を shown す こ と を Ming ら か に し た. ま た, 焼 junction material の 圧 は 400 mpa と く high strength, the characteristics of mechanical も optimal れ て い る こ と が わ か っ た. (Bi, Sb) 2 te3, filling ス ク ッ テ ル ダ イ ト や TAGS such as の existing の thermoelectric variations in material と の compatibility factor も good い こ と が わ か っ た. 2. Composition formula X9Y7Z8(X=Fe,Ru,Co,Rh,Ir;Y=Zn,Mn; Z = Sn and Sb) で table さ れ る new rules ホ イ ス ラ の ー compounds synthesized line を っ た. X-ray inflexion お よ び HAADF - STEM method に よ り crystallization structure line を っ た results, usually の ハ ー フ ホ イ ス ラ XYZ ー compounds (Normal Half-Heusler:NHH) ユニットセ ユニットセ 2x2x2 times <s:1> superlattice construction (Double Half - Heusler: DHH) を す る こ と が わ か っ た. の NHH structure ユ ニ ッ ト セ ル in で は, 4 つ の empty hole が regular tetrahedron の に configuration on vertex し て い る が, DHH は structure, empty hole が form る tetrahedron の towards き が different な る 2 kinds の NHH サ ブ ユ ニ ッ ト が interaction に product み heavy な っ た も の と え test Youdaoplaceholder0 とがで る る.3. Co9Zn7Sb8 お よ び CoMnSb を "ぶ す べ て の form field に お い て, DHH a す を construction る $4 is a solid solution が form さ れ る こ と が わ か っ た. Of Mn が raised plus す る に 従 っ て, サ ブ ユ ニ ッ ト あ た り の 価 electron number density (VEC) が 16 か ら に raised plus 21 す る と と も に, electric 気 伝 guide Sexual を は metal - semiconductor - metal migration in し た. ま た に at the same time, the strong magnetic semiconductor な nature を し, high room temperature above の い キ ュ リ ー temperature have す を る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

Crystal Structures and Thermoelectric Properties of Complex Metallic Alloys in Ru-Sb-Zn Ternary System

Ru-Sb-Zn三元系复杂金属合金的晶体结构和热电性能

• 发表时间: 2010
• 作者: D.B.Xiong;N.L.Okamoto;S.Harada;K.Tanaka;K.Kishida;H.Inui;D.B.Xiong
• 通讯作者: D.B.Xiong

Transport of Half-Heusler-Type Structure in Co-Zn-Sb System

Co-Zn-Sb体系中Half-Heusler型结构的输运

• 发表时间: 2010
• 作者: D.B.Xiong;N.L.Okamoto;S.Harada;K.Tanaka;K.Kishida;H.Inui
• 通讯作者: H.Inui

Planar Symmetry Incompatibility in Ru-Sn-ZnPseudo-Decagonal Approximants Composed of Novel Pentagonal Antiprisms

新型五角反棱柱组成的Ru-Sn-Zn伪十角近似中的平面对称不相容性

• 发表时间: 2011
• 期刊: Inorganic Chemistry
• 影响因子: 4.6
• 作者: D. B. Xiong;N. L. Okamoto;H. Inui
• 通讯作者: H. Inui