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二次元酸化物自然超格子を用いた熱電材料とその熱電特性の調整方法

シーズコード S090000608
掲載日 2009年9月14日
研究者
  • 吉田 博
  • 船島 洋紀
  • 濱田 幾太郎
  • 播磨 尚朝
  • 柳瀬 章
技術名称 二次元酸化物自然超格子を用いた熱電材料とその熱電特性の調整方法
技術概要 デラッフォサイト構造を持つ二次元酸化物自然超格子であるCuAlOを用いて、Cu又はAlを希土類金属(Sc,Y,La,Pr,Ndなど)や遷移金属(Ti,V,Cr,Mn,Fe,Niなど)元素で置換した上で、さらに、p型アクセプター及び/又はn型ドナーをドープすることによって、二次元のフェルミ面の形状を制御する。その結果、熱電性能指数ZTが実用的な値の1.0から最大で3.6を示すものが得られ、熱電性能指数ZTが3を越える超高効率熱電材料を作成できる。このようにして、Be,Mg,Ca及び格子間位置に酸素をドープさせたp型CuAlO薄膜は、p型キャリア濃度の関数として、約1at%のp型キャリア密度のところで大きな熱電特性を示しており、矢印の1at%近傍で熱電性能指数ZT約3の高効率熱電性を示す。これにより、現状のコンプレッサーによるフロンや天然ガスなどのガス媒体をベースとした冷凍庫や冷蔵庫などの冷却システムなどに代わるブレークスルーとなり、地球温暖化問題やエネルギー問題の解決が期待される。
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研究分野
  • 熱電発電,熱電子発電
  • 熱電デバイス
  • 固体デバイス製造技術一般
展開可能なシーズ 熱電性能指数が実用的な値の1.0から最大で3.6を示すものが得られ、熱電性能指数が3を越える超高効率熱電材料、及びその熱電特性を調整することができる方法を提供する。
デラッフォサイト構造を持つ二次元酸化物自然超格子であるCuAlO等を用いて、二次元のフェルミ面をp型アクセプター及び/又はn型ドナーをドープすることによって制御し、それによって生じる熱電性能指数が1.0から3.6の範囲のものが得られ、課題であった熱電性能指数Tが3を越える超高効率熱電材料が得られる。
用途利用分野 熱電材料、冷凍庫、冷蔵庫
出願特許   特許 国際特許分類(IPC)
( 1 ) 国立研究開発法人科学技術振興機構, . 吉田 博, 船島 洋紀, 濱田 幾太郎, 播磨 尚朝, 柳瀬 章, . 二次元酸化物自然超格子を用いた熱電材料とその製造方法. 特開2005-276952. 2005-10-06
  • H01L  35/22     
  • H01L  35/34     
  • C01G   3/00     

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