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» 2021年04月23日 10時00分 公開

方向によりキャリア極性が異なる多結晶を開発、材料一つで熱電発電が可能に組み込み開発ニュース

東京都立大学は、方向によりキャリア極性が異なる多結晶NaSn2As2を開発した。同結晶を用いることで、材料一つで温度差や発電方向が異なる熱電モジュールを構築できる。

[MONOist]

 東京都立大学は2021年4月14日、同大学理学研究科の研究グループが、方向によりキャリア極性(p型、n型)が異なる多結晶NaSn2As2を開発したと発表した。

 研究グループは今回、ナトリウム(Na)、スズ(Sn)、ヒ素(As)による層状化合物NaSn2As2を一軸加圧焼結し、多結晶を作製した。

 同結晶にX線回折測定を実施したところ、加圧に対して平行面では(110)ピーク強度が大きいのに対し、垂直面では(003)(006)などのピーク強度が大きいことが明らかになり、配向性を有する多結晶となったことが示された。

キャプション (左)NaSn2As2の結晶構造、(右)X線回折測定結果。上段が加圧に対して平行面、中段が垂直面の測定で、矢印は配向によって明確に強度が増強された回折ピークを示す。下段は粉末試料の測定結果 出典:東京都立大学

 また、同結晶のゼーベック係数の温度依存性を調べたところ、平行方向では加圧に対してゼーベック係数の符号が正であり、正孔が主キャリアであるのに対し、垂直方向では符号が負であり、電子が主キャリアであることが判明した。

キャプション NaSn2As2のゼーベック係数の温度依存性 出典:東京都立大学

 今回開発した結晶を用いることで、材料一つで温度差や発電方向が異なる熱電モジュールを構築できる。また、今回開発した結晶は、大型化や加工が容易な多結晶であることから、今後熱電モジュールの材料の選択肢が広がることで、より高性能な材料の開発につながることも期待される。

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