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熱電変換材料、その製造方法及び熱電変換素子

シーズコード S120008655
掲載日 2012年2月7日
研究者
  • 西野 洋一
  • 加藤 英晃
  • 松浦 仁
  • 加藤 雅章
  • 水谷 宇一郎
  • 浅野 滋
  • 森田 上詞
技術名称 熱電変換材料、その製造方法及び熱電変換素子
技術概要 発明者らは、ホイスラー合金型の結晶構造を有する化合物(FeVAl)に半導体的性質を示すものがあることに着目し、そのバンド構造を調べたところ、総価電子数が24である場合、この化合物がフェルミ準位に鋭い擬ギャップをもつ半金属になることを明らかにした。そして、その化学組成比を調整し、Alの一部を他元素で置換してフェルミ準位を擬ギャップの中心からシフトさせれば、その化合物のゼーベック係数の絶対値及び符号を変化させることができ、優れた特性をもつ熱電変換材料ができることを確認した。本発明は、この知見に基づくものであり、FeとVとAlとがホイスラー合金型の結晶構造になるような化学量論組成(FeVAl)をなし、化学式当たりの総価電子数が24である基本構造に対し、Alの一部をSi等で置換する。また、この基本構造に対し、化学組成比を調整すること並びにAlの一部をSi等で置換する。これにより、化学式当たりの総価電子数を制御する。
画像

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研究分野
  • 熱電デバイス
展開可能なシーズ 現在、BiTeを主成分とする熱電変換材料がよく用いられている。これは熱電変換効率に優れているが、脆くて加工が難しく、またTeとBiは毒性が強く、大量かつ安定的な市場供給は困難である。本発明では、これを代替する、熱電変換効率が高く、製造コストの低廉化が可能であり、環境汚染のおそれも少ない熱電変換材料及び熱電変換素子を提供することを目的とする。また、熱電変換効率が高く、環境汚染のおそれも少ない熱電変換材料を低廉に製造することが可能な製造方法を提供することを目的とする。
本発明により、ホイスラー合金型の結晶構造を有する化合物(FeVAl等)から、熱電変換効率が高い熱電変換材料が得られる。この材料は、金属的性質をもち、750°C以上で熱間加工ができるため、加工性がよくコストが低廉化できる。また、毒性の強いTeとBiを含まないので、環境汚染のおそれも少ない。
用途利用分野 熱電変換材料、熱電変換素子、熱電発電機
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立大学法人 名古屋工業大学, . 西野 洋一, 加藤 英晃, 松浦 仁, 加藤 雅章, 水谷 宇一郎, 浅野 滋, 森田 上詞, . 熱電変換材料、その製造方法及び熱電変換素子. . 2004-12-16
  • H01L  35/14     
  • C22C   5/04     
  • C22C  19/03     
  • C22C  19/07     
  • C22C  38/00     
  • H01L  35/20     
  • H01L  35/34     

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