JP2001274465A - 熱電変換半導体材料及びその製造方法 - Google Patents
熱電変換半導体材料及びその製造方法Info
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- JP2001274465A JP2001274465A JP2000088076A JP2000088076A JP2001274465A JP 2001274465 A JP2001274465 A JP 2001274465A JP 2000088076 A JP2000088076 A JP 2000088076A JP 2000088076 A JP2000088076 A JP 2000088076A JP 2001274465 A JP2001274465 A JP 2001274465A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 耐熱性、耐酸化性に優れた、高性能の熱電変
換半導体材料及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 一般式（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）２ＺｎＯ
４−ｘ（ただし、０≦ｘ≦１）で表される熱電変換半導
体材料であって、Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＣＯ３，ＺｎＯ粉末
を所定のモル比で混合し、成形したのち９５０〜１１０
０℃の温度で焼結することによって製造する。
換半導体材料及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 一般式（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）２ＺｎＯ
４−ｘ（ただし、０≦ｘ≦１）で表される熱電変換半導
体材料であって、Ｌａ２Ｏ３，ＳｒＣＯ３，ＺｎＯ粉末
を所定のモル比で混合し、成形したのち９５０〜１１０
０℃の温度で焼結することによって製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱電変換機能を有
する熱電変換半導体材料及びその製造方法に関する。
する熱電変換半導体材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱電変換半導体材料は、そのｐ型とｎ型
を接合して熱電変換素子にすることにより、熱エネルギ
ーを電気エネルギーに変換して熱起電力を発生させたり
［ゼーベック（Seebeck）効果］、または通電により吸
熱と発熱を起こすことができる［ペルチェ（Peltier）
効果］。かかる熱電変換素子は、熱電冷却、熱電発電や
各種センサーに応用されている。
を接合して熱電変換素子にすることにより、熱エネルギ
ーを電気エネルギーに変換して熱起電力を発生させたり
［ゼーベック（Seebeck）効果］、または通電により吸
熱と発熱を起こすことができる［ペルチェ（Peltier）
効果］。かかる熱電変換素子は、熱電冷却、熱電発電や
各種センサーに応用されている。
【０００３】熱電変換半導体材料の性能（熱エネルギー
と電気エネルギーの変換効率）は、次式で表される熱電
性能指数Ｚにより評価できる。式中Ｓは熱起電力、σは
電気伝導率、κは熱伝導率である。
と電気エネルギーの変換効率）は、次式で表される熱電
性能指数Ｚにより評価できる。式中Ｓは熱起電力、σは
電気伝導率、κは熱伝導率である。
【０００４】Ｚ＝Ｓ２・σ／κ
【０００５】従来、熱電発電等に用いられる高温用熱電
変換半導体材料としては、ＰｂＴｅやＳｉＧｅ等があっ
たが、これらの材料は酸化されやすく、酸化防止用のコ
ーティング技術を必要とする等の問題があった。最近、
耐熱性や耐酸化性に優れた酸化物の中に性能指数の高い
材料が見出されつつあるが、性能指数が従来の材料に及
ばなかったり、ｐ型化またはｎ型化が困難である等の問
題があった。
変換半導体材料としては、ＰｂＴｅやＳｉＧｅ等があっ
たが、これらの材料は酸化されやすく、酸化防止用のコ
ーティング技術を必要とする等の問題があった。最近、
耐熱性や耐酸化性に優れた酸化物の中に性能指数の高い
材料が見出されつつあるが、性能指数が従来の材料に及
ばなかったり、ｐ型化またはｎ型化が困難である等の問
題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課題
を解決し、耐熱性、耐酸化性に優れた、高性能の熱電変
換半導体材料及びその製造方法を提供することにある。
を解決し、耐熱性、耐酸化性に優れた、高性能の熱電変
換半導体材料及びその製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、一般式（Ｌａ
１−ｘＳｒｘ）２ＺｎＯ４−ｘ（ただし、０≦ｘ≦１）
で表されることを特徴とする熱電変換半導体材料であ
る。
１−ｘＳｒｘ）２ＺｎＯ４−ｘ（ただし、０≦ｘ≦１）
で表されることを特徴とする熱電変換半導体材料であ
る。
【０００８】また、本発明は、焼成温度が９５０〜１１
００℃であることを特徴とする上記熱電変換半導体材料
の製造方法である。
００℃であることを特徴とする上記熱電変換半導体材料
の製造方法である。
【０００９】この組成系では、全域にわたり固溶体が得
られる。ｘ＝０.５近傍のとき、Ｋ ２ＮｉＦ４型層状ペ
ロブスカイト構造をとり、熱電性能が最大となる。この
組成系が高い熱電性能を示す原因は明らかではないが、
層状構造による強い電子相関に起因しているのではない
かと推定している。
られる。ｘ＝０.５近傍のとき、Ｋ ２ＮｉＦ４型層状ペ
ロブスカイト構造をとり、熱電性能が最大となる。この
組成系が高い熱電性能を示す原因は明らかではないが、
層状構造による強い電子相関に起因しているのではない
かと推定している。
【００１０】また、本発明において、焼成温度を９５０
〜１１００℃としたのは、９５０℃未満あるいは１１０
０℃を越えると、性能指数が低下するからである。
〜１１００℃としたのは、９５０℃未満あるいは１１０
０℃を越えると、性能指数が低下するからである。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】Ｌａ２Ｏ３、ＳｒＣＯ３、ＺｎＯ粉末を表
１に示した組成になるように所定のモル比でボールミル
混合し、乾燥後、得られた粉末を金型に入れ、１ｔｏｎ
／ｃｍ２の圧力で成形した。これを９５０℃で２０時間
保持して焼結し、実施の形態１〜５の酸化物半導体を得
た。
１に示した組成になるように所定のモル比でボールミル
混合し、乾燥後、得られた粉末を金型に入れ、１ｔｏｎ
／ｃｍ２の圧力で成形した。これを９５０℃で２０時間
保持して焼結し、実施の形態１〜５の酸化物半導体を得
た。
【００１３】次に、電気伝導率、熱起電力、熱伝導率を
測定した。電気伝導率は、４端子法［ファン・デル・ポ
ー（Van der Pauw）］法で測定した。
測定した。電気伝導率は、４端子法［ファン・デル・ポ
ー（Van der Pauw）］法で測定した。
【００１４】熱伝導率は、定常熱流法により測定した。
試料の上端に取り付けたヒーターよりヒートシンクに接
続した他端へ熱流Ｑを定常的に流し、このとき試料に生
じた温度勾配ΔＴを測定することにより、熱伝導率κを
次式により求めた。
試料の上端に取り付けたヒーターよりヒートシンクに接
続した他端へ熱流Ｑを定常的に流し、このとき試料に生
じた温度勾配ΔＴを測定することにより、熱伝導率κを
次式により求めた。
【００１５】κ=（Ｑ／ΔＴ）・（ｌ／Ｓ）
【００１６】ここで、Ｓは試料の断面積、ｌは温度計間
の距離、ΔＴは温度勾配、Ｑは試料に流す電流である。
の距離、ΔＴは温度勾配、Ｑは試料に流す電流である。
【００１７】起電力Ｓは、試料上にオーミック電極を形
成し、定常熱流を流したときの温度差ΔＴ、電極間の電
圧ΔＶより、Ｓ＝ΔＶ／ΔＴにより求めた。
成し、定常熱流を流したときの温度差ΔＴ、電極間の電
圧ΔＶより、Ｓ＝ΔＶ／ΔＴにより求めた。
【００１８】これらの酸化物の１２７３Ｋにおける熱電
性能指数等の諸特性を表１に示す。また、比較例とし
て、ＳｉＧｅの値を示した。なお、ＳｉＧｅは１２６０
Ｋを越えると、分解するので、１２６０Ｋの値を示し
た。
性能指数等の諸特性を表１に示す。また、比較例とし
て、ＳｉＧｅの値を示した。なお、ＳｉＧｅは１２６０
Ｋを越えると、分解するので、１２６０Ｋの値を示し
た。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１から、本発明の酸化物は、１２７３Ｋ
という高温において、高い熱電性能を示すことがわかっ
た。特に、ｘ＝０.５において、最も高い熱電性能を示
すことがわかる。
という高温において、高い熱電性能を示すことがわかっ
た。特に、ｘ＝０.５において、最も高い熱電性能を示
すことがわかる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
耐熱性、耐酸化性に優れた、高性能の熱電変換半導体材
料及びその製造方法を提供することができた。
耐熱性、耐酸化性に優れた、高性能の熱電変換半導体材
料及びその製造方法を提供することができた。
Claims (2)
- 【請求項１】 一般式（Ｌａ１−ｘＳｒｘ）２ＺｎＯ
４−Ｘ（ただし、０≦ｘ≦１）で表されることを特徴と
する熱電変換半導体材料。 - 【請求項２】 焼成温度が９５０〜１１００℃であるこ
とを特徴とする請求項１記載の熱電変換半導体材料の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088076A JP2001274465A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 熱電変換半導体材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000088076A JP2001274465A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 熱電変換半導体材料及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001274465A true JP2001274465A (ja) | 2001-10-05 |
Family
ID=18604001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000088076A Pending JP2001274465A (ja) | 2000-03-28 | 2000-03-28 | 熱電変換半導体材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001274465A (ja) |
-
2000
- 2000-03-28 JP JP2000088076A patent/JP2001274465A/ja active Pending
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