Research of High Performance Thermoelectric Materials with Nano-size Cages by focusing Random Host Structure of Quaternary Sn-based Clathrate Semiconductors

聚焦四元锡基笼形半导体随机主体结构研究纳米笼高性能热电材料

• 批准号: 23560838
• 负责人: AKAI KOJI
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Yamaguchi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23560838/
• 关键词: 熱･エネルギー材料; 熱電クラスレート半導体; 熱電材料; クラスレート半導体; ランダムポテンシャル

We studied improve of a thermoelectric performance for Ba-Ga-Sn clathrate semiconductors with nano-size caged structure. The Sn-based clathrates have high abilities as high performance thermoelectric materials, in spits of a random structure of Ga and Sn in the host lattice. Therefore it is expected that transport properties are robust for additional element doping in Ba-Ga-Sn. In this study we tried to enhance the mobility of carrier by atomic doping to host sites or guest sites. In theoretical approaches we calculated the electronic structure by an ab-initio method and calculated the thermoelectric properties by using calculated band structure. In the calculation of the thermoelectric properties the semi-classical theory was used by the Boltzmann equation. In the experimental researches, new materials were synthesized, and a thermoelectric power, an electrical conductivity, and a thermal conductivity were measured.

研究了纳米笼状结构对Ba-Ga-Sn笼形半导体热电性能的改善。Sn基笼形化合物具有作为高性能热电材料的高能力，在主体晶格中具有Ga和Sn的随机结构。因此，预期在Ba-Ga-Sn中的额外元素掺杂的输运性质是稳健的。在本研究中，我们试图通过原子掺杂来提高载流子的迁移率的主机位或客户网站。在理论研究中，我们采用从头算方法计算了电子结构，并利用计算的能带结构计算了热电性能。在热电性能的计算中，采用半经典理论，由玻尔兹曼方程。在实验研究中，合成了新材料，并测量了热电功率、电导率和热导率。

项目成果

III-IV族クラスレート半導体におけるIII族原子の分布ゆらぎに関する計算

III-IV族笼形半导体中III族原子分布波动的计算

• 发表时间: 2012
• 作者: 松本浩一,赤井光治;岸本堅剛;栗巣普輝;小柳剛;山本節夫
• 通讯作者: 山本節夫

Study of Host-atoms Substitution Effects for Electronic Structure and Thermoelectric Properties on Sn-based Clathrates

Sn基笼形物主原子取代对电子结构和热电性能的影响研究

• 发表时间: 2013
• 作者: F. H. Latief;K. Kakehi;H. Murakami;竹内健司他;K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S. Yamamoto
• 通讯作者: K. Akai,K. Kishimoto,T. Koyanagi,Y. Kono,S. Yamamoto

電子構造計算手法を用いたRb元素添加によるクラスレート半導体Ba-Ga-Snの構造制御の検討

应用电子结构计算方法研究添加Rb元素的笼形半导体Ba-Ga-Sn的结构控制

• 发表时间: 2012
• 作者: S.Nakamura;Y.Mori;K.Takarabe;福嶋英恵，古澤弘充，森田亮一，苅谷義治;續木 雄基,藤原 弘,宮本 博之,飴山 惠;赤井光治
• 通讯作者: 赤井光治

「イオンモデルによるSnクラスレート半導体BaSGa16Sn30におけるGa分布ゆらぎの解析」

“利用离子模型分析 Sn 包合物半导体 BaSGa16Sn30 中的 Ga 分布波动”

• 发表时间: 2014
• 作者: K. Kakehi;F. H. Latief and T. Sato;Kenji Takeuchi;松本浩一,赤井光治,岸本堅j,栗巣普輝,小柳j,山本節夫
• 通讯作者: 松本浩一,赤井光治,岸本堅j,栗巣普輝,小柳j,山本節夫

「タイプS構造を持つ4元系Snクラスレートにおける電子状態と熱電特性」

“S型结构四元锡包合物的电子态和热电性能”

• 发表时间: 2013
• 作者: 二宮悠;戸高孝;榎園正人;赤井光治,河野欣,岸本堅j
• 通讯作者: 赤井光治,河野欣,岸本堅j