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分子熱工学と情報科学を融合した手法による界面の熱電変換機能の創成

利用分子热工学和信息科学相结合的方法创建界面热电转换函数

基本信息

批准号：
17J08427
负责人：
FENG LEI
金额：
$ 1.22万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

更なる高性能熱電変換を実現するためには，界面における熱・電気輸送の制御性(熱を通しにくく，電気は通しやすいというフォノン・電子輸送のデカップリング)を高める必要があるといえる。マトリックスに埋め込んだナノ粒子系の構造・物性を利用し、ナノ粒子に由来する干渉・共鳴などの熱輸送の波動性を制御するほか、ナノ粒子の周りに電子が通るパスを確保することで熱・電子輸送のデカップリング効果が期待される。そこで、界面における熱・電気輸送の一貫性のある評価手法を実施することによって、原子レベルの微視的な構造を出発し拡散効果までを取り入れた3次元の熱電変換性能の評価を可能にした。一方、機械学習の手法とこの界面における熱電変換性能の評価手法に融合し、最適化問題を解くことでナノ粒子の物性、形状因子と配置などの多次元最適化を行う。本年度は、昨年度に明らかにした単一のナノ粒子による熱輸送の波との局所共鳴効果を踏まえて研究し続けた。具体的には、周期的なフォノニック結晶とナノ構造の概念を融合し、数個の局所構造を等間隔に配置した「局所的な周期性」を取り入れることで、複数の局所共鳴の集合的な効果を励起し、ストップバンドを形成するによって、より幅広い周波数範囲のフォノン伝播を抑制できることを計算によって示した。さらに、伝播方向に直行する方向において有限な波数を持つ波に対しても同様の評価を行い、ある程度の波数空間の範囲にストップバンドのロバスト性を有することを明らかにした。このロバスト性を現実的な系での熱伝導率の制御性に繋げることが今後の課題となる。ゲルマニウムナノ粒子を埋め込んだシリコンマトリックスの系に対して、ストップバンドの形成を検証し熱伝導率を下げる効果を確認できたと同時に、拡散効果を入れた電子輸送計算も行ったことで、純粋のシリコン単結晶より熱電変換性能は五倍増が実現可能の構造を提案した。

The new high-performance thermoelectric conversion system is now available, and the interface is the controllability of heat and electricity transmission. , 电気は通しやすいというフォノン・电気は通しやすいというフォノン・电気はカップリング)を高める必があるといえる.マトリックスにbury め込んだナノの Structure and physical properties を Utilization しナノ particles に origin する干渉・Resonance などのheat transport のwave properties をIt controls the heat and electron transport of particles and electrons and ensures the expected effect of heat and electron transport.そこで、Interface におけるThermo·Electrical 気Transmission のある Comment 価 Technique を実事することによって、atomic レベThe structure of the ルのMicrovision is based on the dispersion effect and the performance of the 3-dimensional thermoelectric conversion is possible. On the one hand, the mechanical learning method and the interface and the thermoelectric conversion performance are evaluated and integrated, and the optimization problem is solved and the physical properties of the particles and the shape factor and the configuration are multi-dimensional optimization. This year's and last year's research on the resonance effect of heat transport and heat transfer was carried out. Concrete には, periodic なフォノニック crystallization and とナノstructure のconcept をfusion し, several のThe structure of the station is an equally spaced arrangement. "The periodicity of the station" is a plural number. The effect of the collective resonance of the situation is to encourage the formation of the force and the formation of the force.り広いfrequency number fan囲のフォノン伝 BroadcastをSuppressionできることをcalculationによってshowした.さらに、伝 Broadcast directionにstraight directionする directionにおいてlimitedなwavenumberをholdつwaveに対しても同様の Comment価を行い, the degree of the wave number space of the fan 囲にストップバンドのロバスト性を有することを明らかにした.このロバスト性をNow the な system of でのthermal conductivity のcontrolling system げることがFuture project となる.ゲルマニウムナノ particle をbury め込んだシリコンマトリックスの System に対して、ストッバンドの Formation を検 Certificate し Thermal Conductivity を Lower げる Effect を Confirmation できたAt the same time, the dispersion effect has been calculated and the electron transport calculation has been carried out, and the pure crystallized thermoelectric conversion performance has been proposed to increase the five times of the thermoelectric conversion performance.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Russian Academy of Sciences(ロシア連邦)

俄罗斯科学院（俄罗斯联邦）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

ZT enhancement of silicon thermoelectrics by germanium　nanoinclusions　using phonon-interference resonance

利用声子干涉共振通过锗纳米夹杂物增强硅热电性能

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lei Feng;Takuma Shiga;Haoxue Han;Shenghong Ju;Ohnishi Masato;Yuriy A. Kosevich;and Junichiro Shiomi
通讯作者：
and Junichiro Shiomi

Designing Nanostructures for Phonon Transport via Bayesian Optimization