データベース研究者詳細HomeEnglishこのページはJavascriptを使用しています。見る本研究の目的は、価数の異なる2種類のカチオンからなる“複合カチオン”を金属酸化物半導体に導入することで、フォノン散乱の増強によって熱伝導率を大幅に低減し、中温(300°C程度)から高温(900°C程度)までの幅広い温度範囲で優れた特性を示す熱電変換材料を創製することである。Dy3+)からなる複合カチオンでCa2+を部分置換したセラミックスを作製し、その電気伝導および熱伝導特性を調べた。Kの温度範囲での熱伝導率が大きく低下し、またイオン半径の大きいLa3+を使った場合に比べてより小さいGd3+あるいはDy3+を使った場合のほうが、高い熱電変換特性が得られることがわかった。チタン酸系のAサイト複合ペロブスカイト型酸化物である(La1/2K1/2)TiO3(LKT)について放射光X線を用いた全散乱測定を行い、得られた原子対相関関数を逆モンテカルロ・シミュレーションにより解析した。その結果、LKTのTi4+イオン周りの配位環境は既往の熱電材料であるSrTiO3と非常に似通っており、キャリア密度を増大させればSrTiO3と同等の高い電気伝導性が実現できることが示唆された。今後はLKT系の材料についてプロセスおよびドーピングのさらなる最適化により、高い電気伝導性を示す試料の作製を試みていく。見る本研究の目的は、チタン酸系ペロブスカイト型酸化物ATiO3のAサイトに3価と1価のカチオンからなる“複合カチオン”を導入することで、フォノン散乱の増強によって熱伝導率を大幅に低減した熱電発電用のn型半導体を創製することである。(LKT)の2種類の新規物質を候補材料として挙げ、これらのバルクセラミック試料の作製を試みた。LATについて固相法およびゾルゲル法での合成を検討したが、ペロブスカイト相は生成するもののAg+の一部が還元して金属Agを生じるために単相の合成が困難であることがわかった。LKTについては固相法およびゾルゲル法のどちらによっても単相の合成が可能であった。LKTについては高温焼結過程でのKの揮発によって副相を生じる問題があったが、焼成温度や時間さらには犠牲粉末の使用などの条件を詳細に検討した結果、Kの揮発を抑えることに成功し、単相を保ったまま相対密度90%以上の緻密なセラミックスが得られた。還元雰囲気中で焼成したLKTセラミックスは従来材料のSrTiO3と同様に優れた電気伝導性を示し、K+の一部をBa2+で置き換えることでさらに電気伝導性が向上することもこれまでに明らかとなった。これらの結果から主な研究対象をLKTに定めて今後の研究を進めることとした。見る本研究では、非鉛系のリラクサーであるチタン酸ビスマスカリウム(BKT)系固溶体の組成探索により、広い温度範囲で高い誘電率を示す誘電体を創生することを目的とした。水熱法を利用して作製した高品質BKTセラミックスの誘電応答を解析し、BKTが示すリラクサー-強誘電体相転移のメカニズムを明らかにした。直流電界および圧縮応力下での誘電応答も測定し、BKTの電界-温度および応力-温度相図を始めて報告した。つづいてBKTに対してチタン酸ストロンチウムを固溶させることでリラクサー相を安定化させるとともに誘電率最大温度を室温付近まで低下させ、広い温度範囲で1000以上の比誘電率を示す誘電体を作製した。