有力な熱電材料マグネシウムスズ化合物のp型性能で記録更新 格子欠陥の制御により高性能のn型とp型の単結晶がそろい実用的な発電デバイス実現に期待

有力な熱電材料マグネシウムスズ化合物のp型性能で記録更新格子欠陥の制御により高性能のn型とp型の単結晶がそろい実用的な発電デバイス実現に期待

2023年1月13日 10:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇大学院工学研究科応用物理学専攻　准教授　林庆

【発表のポイント】

様々な大きさの格子欠陥^※1によりマグネシウムスズ化合物単结晶^※2を辫型化
辫型マグネシウムスズ化合物単结晶の热伝导率は多结晶より低く、热电性能が向上
苍型と辫型のマグネシウムスズ化合物単结晶を使う発电デバイスの性能向上に贡献

【概要】

熱電材料は排熱から発電できることから、低炭素社会を実現するための有望な材料として注目されています。なかでもマグネシウムスズ化合物は、自動車や工場から排出される500 K～700 Kの中高温排熱から発電できる熱電材料として実用化が期待されています。これまでの研究で、多結晶より熱電性能が高い、電気を電子が運ぶn型のマグネシウムスズ化合物の単結晶作製に成功していました^[1]。しかし、电子が抜けた穴(ホール)が电気を运ぶ辫型のマグネシウムスズ化合物の热电性能が低いことが课题として残されていました。

东北大学大学院工学研究科応用物理学専攻の黄志成氏（博士后期课程）と林庆准教授は、清华大学（中国）の李敬锋教授の研究グループと共同研究を行い、様々な大きさの格子欠陥を导入することで辫型でも多结晶より热电性能が高いマグネシウムスズ化合物の単结晶作製に成功しました。これにより、マグネシウムスズ化合物単结晶を用いたエネルギーハーベスティング^※3の実现が期待されます。

本研究成果は、英国王立化学会発行の科学誌Journal of Materials Chemistry Aに2023年1月12日20:00に掲載されました。

[1]东北大学プレスリリース，2020年12月24日

当研究で作製したマグネシウムスズ化合物単结晶の透过型电子顕微镜像

【用语解説】

※1 格子欠陥、転移、アンチサイト欠陥
作製试料に含まれる点欠陥や线欠陥といった欠陥のこと。点欠陥として、原子の周期的な配列の隙间に原子が侵入する格子间欠陥、原子が欠损する空孔欠陥、构成原子同士が相互置换するアンチサイト欠陥がある。置换元素も点欠陥の一种である。线欠陥として、特定の原子面の上方と下方で原子面の数が异なって余剰原子面が生じる転位(刃状転位)がある。

※2 マグネシウムスズ化合物単結晶
マグネシウムとスズがモル比2:1で化合した物质のことを指す。

※3 エネルギーハーベスティング
身の周りの未利用エネルギーから电力を得る発电技术の総称。

详细（プレスリリース本文）