High mobility thermoelectric materials: clathrates with controlled electronic structure in caged crystal structure by guest atomic orbital selection

高迁移率热电材料:通过客体原子轨道选择在笼状晶体结构中具有受控电子结构的包合物

基本信息

  • 批准号:
    22K04699
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.58万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2025-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

熱電材料としてクラスレート化合物が取り上げられた当初のモデルと違って,Ge系タイプ1クラスレートのキャリア伝導は,ホスト-ホスト間の混成軌道ではなく,ゲスト-ホスト間の混成軌道を利用している。したがって,そのキャリア伝導にはゲスト原子の原子軌道が影響する。従来の熱電クラスレートのゲスト原子はBaであった。代表者らはNaに着目している。Baのd軌道に比べて,Naのs軌道の方がキャリアにとって優良な伝導経路を形成できるのではないかと考えている。高性能材料を開発するために,最近合成したNa8Ga8Ge38を出発点として,その派生物の作製と特性評価を行った。1.カゴサイズ増減の影響:混晶化物Na8Ga8Ge38-xSixおよびNa8Ga8Ge38-xSnxのサンプル作製を試みた。前者ではx=4まで,後者ではx=0.5まで置換できた。その結果,格子定数は,それぞれ-0.3%と+0.14%だけ変化した。しかし,不純物相が存在したため,キャリア移動度は増加しなかった。2.ホスト置換原子の変更:ゲスト-ホスト間の混成軌道の形成には,Gaなどのホスト格子上の置換原子の存在が不可欠である。従来のGaからAlあるいはZnに代えたクラスレート化合物を作製した。Na8Al8Ge38では,共有結合半径の違い(Al: 126 pm, Ga: 124 pm, Ge: 121 pm)から混成の度合いが増し,Na8Ga8Ge38に比べて有効質量が微減した。それを受けてキャリア移動度の向上が期待されたが,一方でキャリアに対する合金散乱が微増したため,そうはならなかった。また,フォノン伝導に対する合金散乱が増えたため,格子熱伝導率が下がった。その結果,Na8Al8Ge38は,Na8Ga8Ge38に比べて高い無次元性能指数ZTを示した。Na8Zn4Ge42では,共有結合半径の違い(Zn: 118 pm, Ga: 124 pm)から混成の度合いが減り,Na8Ga8Ge38に比べて有効質量が増加した。その結果,キャリア移動度は減少した。
Thermoelectric materials と し て ク ラ ス レ ー ト compounds on が take り げ ら れ た had の モ デ ル と violations っ て, Ge is タ イ プ 1 ク ラ ス レ ー ト の キ ャ リ ア 伝 guide は, ホ ス ト - ホ ス ト の between hybrid orbital で は な く, ゲ ス ト - ホ ス ト の between hybrid orbital を using し て い る. Youdaoplaceholder5 たがって, そ たがって キャリア伝 キャリア伝 conduction に ゲスト ゲスト atoms <s:1> atomic orbitals が affect する. Youdaoplaceholder0 comes from <s:1> thermoelectric power ラスレ ト ト ゲスト ゲスト atom Baであった. The representative ら ら Naに is looking at る て る る. Ba の d orbitals に than べ て, Na の s の party が キ ャ リ ア に と っ て good な 伝 guide 経 road を form で き る の で は な い か と exam え て い る. High-performance materials を open 発 す る た め に, recent synthesis し た Na8Ga8Ge38 を と 発 point し て, そ の sent biological の と characteristics evaluation 価 を line っ た. 1. カ ゴ サ イ ズ raised の reduction effects: mixed crystal compound Na8Ga8Ge38 - xSix お よ び Na8Ga8Ge38 - xSnx の サ ン プ ル cropping を try み た. The former で で x=4まで, the latter で x=0.5まで permutation で た た. Youdaoplaceholder0 そ result, the lattice determination そ, それぞれ-0.3%と+0.14%だけ variation た. The, impure phase が exists in たため, キャリア mobility が increases in な な った った. 2 ホ ス ト replacement atoms の - more: ゲ ス ト - ホ ス ト の hybrid orbital の formed between に は, Ga な ど の ホ ス の replacement atoms の exist in the ト grid が not owe で あ る. 従 to の Ga か ら Al あ る い は zinc に generation え た ク ラ ス レ ー を ト compounds for making し た. Na8Al8Ge38で で, the total binding radius <s:1> is different from that of the で (Al: 126 pm, Ga: 124 pm, Ge: 121 pm) ら. The mixed <s:1> degree of combination が が increases by で, and the effective mass of Na8Ga8Ge38に slightly decreases by が compared to べて. そ れ を by け て キ ャ リ ア の mobile degrees upward が expect さ れ た が, one party で キ ャ リ ア に す seaborne る alloy scattered が slightly raised し た た め, そ う は な ら な か っ た. ま た, フ ォ ノ ン 伝 guide に す seaborne る alloy scattered が raised え た た め, lattice heat 伝 conductivity が が っ た. Youdaoplaceholder0 そ as a result, Na8Al8Ge38 そ and Na8Ga8Ge38に are higher than べて. The <s:1> dimensionless performance index ZTを shows that た た. Na8Zn4Ge42で で, the total binding radius <s:1> is different from that of <s:1> (Zn: 118 pm, Ga: 124 pm) ら, the combined <s:1> degree of <s:1> が decreases で, and the effective mass of Na8Ga8Ge38に increases by が compared to べて た. Youdaoplaceholder0 そ as a result, the キャリア mobility そ decreases by た た.

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)
Zn4Sb3における元素置換による通電中Zn拡散の防止
通过 Zn4Sb3 中的元素替代来防止电流应用过程中的 Zn 扩散
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    高木海人;岸本堅剛;赤井光治
  • 通讯作者:
    赤井光治
P型タイプ8クラスレートBa8Ga16Sn30焼結体の性能改善
P型8笼形Ba8Ga16Sn30烧结体的性能改进
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    岸本堅剛;赤井光治
  • 通讯作者:
    赤井光治
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

岸本 堅剛其他文献

岸本 堅剛的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('岸本 堅剛', 18)}}的其他基金

SiGe焼結体の粒界ポテンシャル障壁に及ぼす粒界近傍への選択的ドーピングの効果
晶界附近选择性掺杂对SiGe烧结体晶界势垒的影响
  • 批准号:
    09750776
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
セラミックス熱電変換材料の変換効率を上げるための電子構造の制御
控制电子结构提高陶瓷热电转换材料的转换效率
  • 批准号:
    06750720
  • 财政年份:
    1994
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
アモルファス合金の結晶化温度を上げるための不純物添加による微細構造の制御
通过添加杂质来控制显微组织以提高非晶合金的结晶温度
  • 批准号:
    05750635
  • 财政年份:
    1993
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

相似海外基金

クラスレート化合物のクラスター欠陥構造と熱電特性に関する研究
笼形化合物团簇缺陷结构及热电性能研究
  • 批准号:
    06J08597
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
クラスレート化合物の機能設計のためのマクロクラスター結晶化学の構築
用于笼形化合物功能设计的大团簇晶体化学构建
  • 批准号:
    15655072
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 2.58万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Exploratory Research
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了