第一原理および非平衡グリーン関数法を用いた熱電変換材料の熱伝導解析

使用第一原理和非平衡格林函数法进行热电转换材料的热传导分析

• 批准号: 12J08724
• 负责人: 志賀 拓麿
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08724/
• 关键词: フォノン; 熱電変換; 第一原理; 合金

昨年度は, 第一原理的に得られた原子間力定数を用いて, ボルツマン輸送方程式を逆格子空間で解く非調和格子動力学法を鉛テルライドと鉛セレン, および鉛テルライド・セレン合金結晶にそれぞれ適用した. 純結晶に対しては定量的な解析結果が得られたが, 合金系に対しては格子熱伝導率の低減を過小評価してしまい, 実験結果を再現できない課題があった. この課題を解決するためには, 合金化によって生じる局所実空間中の環境変化を考慮する必要があったため, 当該年度では実空間法である分子動力学法を用いて, 合金結晶の熱伝導解析を行った. 合金化効果のうち, 質量差変化は分子動力学法で容易に取り込むことが可能であるが, 力場差変化の取り込みは比較的難しい. 本来, 合金結晶中の原子間力定数計算は合金化割合や置換原子間の配置それぞれに対して計算する必要があるが, その計算量は極めて膨大になるため, 本研究で用いた第一原理熱伝導解析法の枠組みでは現実的でない. そこで純結晶の原子間力定数を合金化の度合いに応じて混合する経験的な方法を開発・実施し, 鉛テルライド・セレン合金の熱伝導率を計算したところ, 第一原理熱伝導解析で得られた過小評価は改善され, 実験を定量的によく再現する結果が得られた. 本方法論は鉛テルライド・セレン合金のみに留まらない一般的な方法であるため, 他の合金結晶の熱伝導解析においても適用可能であり, 様々な合金結晶の定量的な熱伝導解析に繋がる.

Last year, the first principle was used to determine the atomic force, and the equation was used to reverse the lattice space solution and the lattice dynamic method. The results of the quantitative analysis of the results show that the lattice temperature of the alloy system is very low, and the results show that the temperature of the alloy system is very low. If it is necessary to carry out the environmental environmental test in the space operated by the Department of Alloying and Environmental Protection, and when the method of molecular dynamics is applied in the current year, the alloy will be analyzed by the method of crystal analysis. After alloying, the molecular dynamics method is easy to obtain, and the force field difference method can be used to determine the temperature of the alloy. Originally, the calculation of the atomic force in the alloy crystal is based on the calculation of the atomic force in the alloy crystal. In this study, the first principle analytical method is used to analyze the mechanical properties of the alloy. X-ray diffraction results show that the atomic force quantitative alloying method is effective, and the aging rate of the alloy is calculated. The first principle analysis shows that the temperature is improved after a small amount of heat treatment, and the results show that the results of the quantitative analysis of the temperature are satisfactory. The purpose of this method is to analyze the possible temperature of the alloy by using the general method of analyzing the microstructure of the alloy and the quantitative analysis of the microstructure of the alloy.

项目成果

Investigations of the lattice thermal conductivity of Mg_2Si from fist principles

从第一原理研究Mg_2Si晶格热导率

• 发表时间: 2013
• 作者: Takuma Shiga;Takuru Murakami;Takuma Hori;Keivan Esfarjani;Gang Chen;and Junichiro Shiomi
• 通讯作者: and Junichiro Shiomi

Thermal transport in thermoelectrics from first-principles calculations

根据第一性原理计算热电学中的热传输

• 发表时间: 2012
• 作者: Keivan Esfarjani;Junichiro Shiorai;Takuma Shiga;Zhiting Tian;Tengfei Luo;Gang Chen
• 通讯作者: Gang Chen

Microscopic mechanism of low thermal conductivity in lead terullide

特鲁酸铅低导热率的微观机制

• 发表时间: 2012
• 作者: Takuma Shiga;Takuru Murakami;Takuma Hori;Jie Ma;Olivier Delaire;Keivan Esfarjani;Gang Chen;Junichiro Shiomi
• 通讯作者: Junichiro Shiomi

Importance of local force fields on lattice thermal conductivity reduction in PbTe1−xSex alloys

• DOI: 10.1209/0295-5075/102/46002
• 发表时间: 2013-05
• 期刊: Europhysics Letters
• 作者: T. Murakami;T. Shiga;T. Hori;K. Esfarjani;J. Shiomi

中温領域用の熱電変換材料の第一原理熱伝導解析

中温区热电转换材料第一性原理热传导分析

• 发表时间: 2013
• 作者: 志賀 拓麿;Keivan Esfarjani;村上 拓;堀 琢磨;Gang Chen;塩見 淳一郎
• 通讯作者: 塩見 淳一郎