非整合フォノンブロッキング界面を導入したマンガンシリサイド系熱電材料の高効率化

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フォノンブロッキング界面を導入したマンガンシリサイド系熱電材料の高性能化を目指し，本年度は，MnをCr等の各種遷移金属で部分置換し，熱電特性の評価を行った．置換元素は，総価電子数VECの概念から，ホールキャリア濃度を増加させる働きがあるものを選んだ．いずれの元素を置換した場合でも，固溶相の電気伝導率は向上した．また，マンガンシリサイド系熱電材料の熱電特性が最も大きくなる700K付近では，元素置換によるホールキャリア散乱の影響は小さいことが明らかになった．また，熱伝導率のフォノン寄与分は，元素置換によってフォノン散乱が増加したため，減少した．マンガンシリサイド固溶相において，元素置換は，キャリアの散乱要因とはならずにフォノンのみを散乱させる，フォノンブロッキング効果があると考えられる．さらに，4元系チムニーラダー型熱電材料の合成のために，Cr-Ge系チムニーラダー相試料の合成を行った．昨年度までは，再現性良く単相試料を合成する方法が明らかでなかったために，本年度は，多結晶体試料の合成方法と熱電特性を明らかにした．合成された試料は，VECの概念から予想されるように，熱電半導体としては，キャリア濃度の大きな化合物であることが分かった．本研究では，目標である4元系合金の合成と，フォノンブロッキング界面の制御までは至らなかった．しかし本研究を通して，4元系合金合成に向けた基礎研究を十分に達成し，加えてマンガンシリサイド相に対する元素置換は，キャリアの重大な散乱要因とはならず，フォノンのみを散乱させることを新たに見出した．