High Performance Iron Germanide-Based Materials for Energy Harvesting Applications

特別研究員は、FeGe相を得るために、4つの合成ルート、すなわちプロセス、を検討した。試行した単独の合成ルートでは、FeGe相の単相がなかなか得られないことが明らかになったが、合成ルートの組み合わせなどを工夫した結果、アーク溶解、ボールミリング、アニーリングを組み合わせることで、FeGe相が得られることを示した。ただし、Spark Plasma Sintering（SPS） を使用した焼結後、サンプルの相対密度は 75% にしか達しないことが分かった。制限要因が圧力であることを明らかにした。この材料では、FeGe + FeGe2 に分解されるために焼結温度が 500°C に制限されているためである。500 MPa の圧力に達成できるように、特殊なダイを購入し、緻密な試料の合成を開始した。一方で、ドープされた FeGe粉末を用意することに成功した。高熱電性能につながる目安として 14 に近い価電子数 (VEC) をターゲットにして得るために、Al、Sn、Sn + Ru などのさまざまなドーピング元素を調査して、Alが有効なドーピングをできることを明らかにした。また、特別研究員は合成ルートをいろいろ調べる過程で、Fe5Ge3相が非常に生成しやすいことに気付いた。その結果、この相は、わずか 1 時間のボールミル粉砕と、それに続く 50 MPa の一軸圧力下で 750°C で 5 分間の反応焼結を使用して得ることがでっることが分かった。この材料の熱電特性は非常に貧弱であるが、予想外に派生した結果として、この相は約 200°C の高いキュリー温度を示し、スピントロニクス アプリケーションにとって興味深い材料系になる可能性がある。

特別研究員は、FeGe相を得るために、4つの合成ルート、すなわちプロセス、を検討した。試行した単独の合成ルートでは、FeGe相の単相がなかなか得られないことが明らかになったが、合成ルートの組み合わせなどを工夫した結果、アーク溶解、ボールミリング、アニーリングを組み合わせることで、FeGe相が得られることを示した。ただし、Spark Plasma Sintering（SPS） を使用した焼結後、サンプルの相対密度は 75% にしか達しないことが分かった。制限要因が圧力であることを明らかにした。この材料では、FeGe + FeGe2 に分解されるために焼結温度が 500°C に制限されているためである。500 MPa の圧力に達成できるように、特殊なダイを購入し、緻密な試料の合成を開始した。一方で、ドープされた FeGe粉末を用意することに成功した。高熱電性能につながる目安として 14 に近い価電子数 (VEC) をターゲットにして得るために、Al、Sn、Sn + Ru などのさまざまなドーピング元素を調査して、Alが有効なドーピングをできることを明らかにした。また、特別研究員は合成ルートをいろいろ調べる過程で、Fe5Ge3相が非常に生成しやすいことに気付いた。その結果、この相は、わずか 1 時間のボールミル粉砕と、それに続く 50 MPa の一軸圧力下で 750°C で 5 分間の反応焼結を使用して得ることがでっることが分かった。この材料の熱電特性は非常に貧弱であるが、予想外に派生した結果として、この相は約 200°C の高いキュリー温度を示し、スピントロニクス アプリケーションにとって興味深い材料系になる可能性がある。