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多層膜構造を利用した高性能熱電材料の最適化設計 熱電多層膜の輸送現象とエネルギー変換効率

研究報告コード R030000305
掲載日 2005年2月22日
研究者
  • 平野 徹
  • 西尾 好正
  • 寺木 潤一
研究者所属機関
  • ダイキン工業(株)電子技術研究所
  • ダイキン工業(株)電子技術研究所
  • ダイキン工業(株)電子技術研究所
研究機関
  • ダイキン工業(株)
報告名称 多層膜構造を利用した高性能熱電材料の最適化設計 熱電多層膜の輸送現象とエネルギー変換効率
報告概要 熱電材料を利用したペルチエ冷却器の性能向上を目的として、多層膜構造を利用した場合の性能改善の可能性を調べた。ペルチエ冷却器には、n型とp型の半導体を組み合わせたπ型素子が使用されているが、各半導体に存在するキャリアがエネルギーの輸送効率を低下させていると考えられている。そこで、バリア層を利用してキャリアによる寄与を減少させることにより、性能の改善を行なう。バリア層は、多層膜として不純物を層状に集中させて形成する場合と、合金組成比の違いを利用したヘテロ接合で形成する場合の2種類について検討した。性能指数値は、多層膜に対してBoltzmann方程式を解くことにより輸送係数を計算し、求めた。計算の結果、不純物の層状分布による性能改善効果は5%程度に留まることが予想されたが、合金組成比の違いを利用した多層膜の場合はより大きな性能の改善が期待される。一方、多層膜の作製において、電析法の適用を試みたが、水溶液中のイオンの拡散速度が有限であるために組成ずれが生じた。
画像

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研究分野
  • 金属,合金の化学熱力学(純物質)
  • エネルギー変換装置
  • 熱電発電,熱電子発電
  • 熱電デバイス
  • 熱交換器,冷却器
研究制度
  • 計算科学技術活用型特定研究開発推進事業 物質・材料分野
研究報告資料
  • 平野 徹、西尾 好正、寺木 潤一. 多層膜構造を利用した高性能熱電材料の最適化設計 熱電多層膜の輸送現象とエネルギー変換効率. 計算科学技術活用型 特定研究開発推進事業 研究報告会 ~進展する第三の科学技術~ 2000. p.36 - 37.

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