JP2005306684A - 亜鉛系複合酸化物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 亜鉛、及びランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、の複合酸化物からなり、亜鉛と第一の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5である亜鉛系複合酸化物、並びに、亜鉛、ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、及びMg、Si、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Rhから選ばれる少なくとも一種の第二の金属元素、の複合酸化物からなり、亜鉛、第一の金属元素及び第二の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5:0.0001〜0.3である亜鉛系複合酸化物。
【選択図】 なし
Description
また、酸化亜鉛に透明導電性を付与するためには、少ない伝導電子数とすることで透明性を上げ、また、移動度を増加させることで導電性を確保することが望ましい。
さらに、熱電変換材料においては、熱電変換性能を向上させるために熱起電力と電気伝導度の両方を上げることが望ましいが、酸化亜鉛のような縮退型半導体では、一般に電気伝導度を上げるために伝導電子の数を増やすと、熱起電力が低下してしまう。従って、熱起電力を下げないで電気伝導度を向上させるには、移動度を増加させる必要がある。
しかし、これらの方法は、いずれも伝導電子を増加させて導電性を向上させる方法であり、移動度を向上させる方法としては役立たない。
一方、酸化亜鉛の移動度を向上させるには、結晶の欠陥を少なくするため、多結晶体を単結晶化させることが通常行われるが、酸化亜鉛を単結晶化するには、多くのエネルギーと時間が必要となる。
1.亜鉛、及び
ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、
の複合酸化物からなり、亜鉛と第一の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5である亜鉛系複合酸化物。
2.亜鉛、
ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、及び
Mg、Si、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Rhから選ばれる少なくとも一種の第二の金属元素、
の複合酸化物からなり、亜鉛、第一の金属元素及び第二の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5:0.0001〜0.3である亜鉛系複合酸化物。
3.移動度が40cm2/Vs以上である1又は2に記載の亜鉛系複合酸化物。
4.前記第一の金属元素がランタノイドである1〜3のいずれかに記載の亜鉛系複合酸化物。
5.前記ランタノイドが、Ce、Nd、Eu、Ga、Ho、Er、Ybである1〜4のいずれかに記載の亜鉛系複合酸化物。
6.酸化亜鉛に、ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素を含む材料を、亜鉛と第一の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5となるように、添加する酸化亜鉛の移動度向上方法。
7.酸化亜鉛に、ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素を含む材料、及びMg、Si、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Rhから選ばれる少なくとも一種の第二の金属元素を含む材料を、亜鉛、第一の金属元素及び第二の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5:0.0001〜0.3となるように、添加する酸化亜鉛の移動度向上方法。
8.1〜5のいずれかに記載の亜鉛系複合酸化物からなる熱電変換材料。
尚、本発明において、「移動度」とは電子移動度を意味する。
第一及び第二の金属元素を含む材料を上記のモル比で添加することにより、酸化亜鉛の移動度を向上させることができる。
また、Snを含む材料としては、例えば、酸化物(SnO)等が用いられる。Scを含む材料としては、例えば、酸化物(Sc2O3)等が用いられる。
実施例1
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)11.752g、酸化セリウム(純度99.9%、平均粒径約0.4μm)0.248g、及びポリエチレングリコール0.24gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけて冷間等方圧加圧法(CIP)成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとCeのモル比は、Zn1モルに対してCeが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.54g/cm3であった。
結果を表1に示したが、移動度は、焼結体としては非常に高い値が得られ、比較例1のZnO焼結体に比べ、移動度の大幅な向上が見られた。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.594g、酸化セリウム(純度99.9%、平均粒径約0.4μm)0.406g、及びポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとCeのモル比は、Zn1モルに対してCeが0.019モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.65g/cm3であった。ホール係数測定装置による移動度、キャリア数及び電気伝導度の測定は、実施例1と同様に行った。以下の実施例及び比較例についても同様である。
結果を表1に示したが、移動度は、焼結体としては非常に高い値が得られ、比較例1のZnO焼結体に比べ、移動度の大幅な向上が見られた。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.044g、酸化セリウム(純度99.9%、平均粒径約0.4μm)0.956g、及びポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとCeのモル比は、Zn1モルに対してCeが0.049モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.70g/cm3であった。
結果を表1に示したが、移動度は、焼結体としては非常に高い値が得られ、比較例1のZnO焼結体に比べ、移動度の大幅な向上が見られた。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.886g、酸化ネオジウム(純度99.9%)0.114g、及びポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとNdのモル比は、Zn1モルに対してNdが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.56g/cm3であった。
結果を表1に示したが、移動度は、焼結体としては非常に高い値が得られ、比較例1のZnO焼結体に比べ、移動度の大幅な向上が見られた。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.763g、酸化イッテルビウム(純度99.9%)0.237g、及びポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとYbのモル比は、Zn1モルに対してYbが0.01モルであり、配合比と等しかった。また、密度は5.67g/cm3であった。
結果を表1に示したが、移動度は焼結体としては非常に高い値が得られ、比較例1のZnO焼結体に比べ、移動度の大幅な向上が見られた。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)10g、ポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。得られた焼結体の密度は5.54g/cm3であった。結果を表1に示す。
酸化亜鉛粉(純度99.9%,平均粒径約2μm)19.901g、酸化マグネシウム(純度99.9%)0.099g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとMgのモル比は、Zn1モルに対してMgが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.53g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は比較的小さく、比較例1のZnO焼結体とほぼ同等であり、キャリヤー数も少ないため、電気伝導性は向上しなかった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.18g及び酸化マグネシウム(純度99.9%)0.095gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.787g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Mg、Ceのモル比は、Zn1モルに対してMgが0.009モル、Ceが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.45g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例2のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.853g、二酸化ケイ素(純度99.9%)0.147g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとSiのモル比は、Zn1モルに対してSiが0.01モルであり、配合比と等しかった。また、密度は4.89g/cm3と非常に小さかった。
結果を表2に示したが、移動度は極めて小さく、キャリヤー数も少ないため、電気伝導性は向上しなかった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.074g及び酸化ケイ素(純度99.9%)0.141gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.786g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量し加えて乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Si、Ceのモル比は、Zn1モルに対してSiが0.01モル、Ceが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.29g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例3のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.839g、水酸化カルシウム(純度99.9%)0.161g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとCaのモル比は、Zn1モルに対してCaが0.01モルであり、配合比と等しかった。また、密度は5.53g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は極めて小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.060g及び水酸化カルシウム(純度99.9%)0.155gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.785g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Ca、Ceのモル比は、Zn1モルに対してCaが0.01モル、Ceが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.44g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例4のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.904g、酸化マンガン(Mn2O3、純度99.9%)0.096g、及びポリエチレングリコール0.2gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで3時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとMnのモル比は、Zn1モルに対してMnが0.01モルであり、配合比と等しかった。また、密度は5.28g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は極めて小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.516g及び酸化マンガン(Mn2O3、純度99.9%)0.092gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.392g加え、これにポリエチレングリコール0.2gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Mn、Ceのモル比は、Zn1モルに対してMnが0.01モル、Ceが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.38g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例5のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.806g、酸化鉄(Fe2O3、純度99.9%)0.194g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとFeのモル比は、Zn1モルに対してFeが0.01モルであり、配合比と等しかった。また、密度は5.63g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は極めて小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.029g及び酸化鉄(Fe2O3、純度99.9%)0.187gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.724g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Fe、Ceのモル比は、Zn1モルに対してFeが0.01モル、Ceが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.50g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例6のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.798g、酸化コバルト(Co2O3、純度99.9%)0.202g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとCoのモル比は、Zn1モルに対してCoが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.54g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.029g及び酸化コバルト(Co2O3、純度99.9%)0.194gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.784g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Co、Ceのモル比は、Zn1モルに対してCoが0.01モル、Ceが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.44g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例7のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.818g、酸化ニッケル(NiO、純度99.9%)0.182g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとNiのモル比は、Zn1モルに対してNiが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.59g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.041g及び酸化ニッケル(NiO、純度99.9%)0.175gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.784g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Ni、Ceのモル比は、Zn1モルに対してNiが0.01モル、Ceが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.46g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例8のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.652g、酸化モリブデン(純度99.9%)0.348g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとMoのモル比は、Zn1モルに対してMoが0.008モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.18g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)18.888g及び酸化モリブデン(純度99.9%)0.334gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.778g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Mo、Ceのモル比は、Zn1モルに対してMoが0.009モル、Ceが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.08g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例9のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.693g、酸化ロジウム(Rh2O3、純度99.9%)0.307g、及びポリエチレングリコール0.4gを秤量し、乳鉢で混合した後、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、ZnとRhのモル比は、Zn1モルに対してRhが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.55g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は小さい値であった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)18.925g及び酸化ロジウム(Rh2O3、純度99.9%)0.295gに、さらにCe源として酢酸セリウム1水和物を0.780g加え、これにポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Rh、Ceのモル比は、Zn1モルに対してRhが0.01モル、Ceが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.42g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例10のCe無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.672g及び酸化マンガン(Mn2O3、純度99.9%)0.094gに、さらに酸化イッテルビウム(Yb2O3、純度99.9%)0.234gを加え、これにポリエチレングリコール0.2gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで3時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Mn、Ybのモル比は、Zn1モルに対してMnが0.01モル、Ybが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.42g/cm3であった。
結果を表2に示したが、移動度は、比較例5のYb無添加試料に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.674g及び酸化錫(SnO、純度99.9%)0.326gに、ポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Snのモル比は、Zn1モルに対してSnが0.01モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.67g/cm3であった。
結果を表3に示したが、移動度は、比較例1のZnO焼結体に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)18.758g及び酸化錫(SnO、純度99.9%)1.242gに、ポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Snのモル比は、Zn1モルに対してSnが0.038モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.73g/cm3であった。
結果を表3に示したが、移動度は、比較例1のZnO焼結体に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)19.832g及び酸化スカンジウム(Sc2O3、純度99.9%)0.168gに、ポリエチレングリコール0.4gを秤量して加え、乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Scのモル比は、Zn1モルに対してScが0.009モルであり、配合比とほぼ等しかった。また密度は5.60g/cm3であった。
結果を表3に示したが、移動度は、比較例1のZnO焼結体に較べて大きく増大していることが明らかになった。
酸化亜鉛粉(純度99.9%、平均粒径約2μm)9.79g及び酸化マグネシウム(純度99.9%)0.048gに、さらに酸化錫(SnO、純度99.9%)0.162gを加え、これにポリエチレングリコール0.2gを加えて乳鉢で混合し、次いで、遊星ボールミルで2時間混合粉砕した。得られた混合粉を100メッシュの篩にかけ、粒度を揃え、金型に入れて、約幅5mm厚さ5mm長さ20mmの棒状に加圧成形した。成形体をさらに1t/cm2の水圧をかけてCIP成形した。こうして得られた成形体を、室温から4時間かけて1,425℃まで昇温し、7時間保持した後、2時間かけて冷却した。
得られた焼結体の組成分析の結果、Zn、Mg、Snのモル比は、Zn1モルに対してMgが0.009モル、Snが0.001モルであり、配合比とほぼ等しかった。また、密度は5.63g/cm3であった。
結果を表3に示したが、移動度は、比較例2の亜鉛−マグネシウム酸化物焼結体に較べて大きく増大していることが明らかになった。
Claims (8)
- 亜鉛、及び
ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、
の複合酸化物からなり、亜鉛と第一の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5である亜鉛系複合酸化物。 - 亜鉛、
ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素、及び
Mg、Si、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Rhから選ばれる少なくとも一種の第二の金属元素、
の複合酸化物からなり、亜鉛、第一の金属元素及び第二の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5:0.0001〜0.3である亜鉛系複合酸化物。 - 移動度が40cm2/Vs以上である請求項1又は2に記載の亜鉛系複合酸化物。
- 前記第一の金属元素がランタノイドである請求項1〜3のいずれか一項に記載の亜鉛系複合酸化物。
- 前記ランタノイドが、Ce、Nd、Eu、Ga、Ho、Er、Ybである請求項1〜4のいずれか一項に記載の亜鉛系複合酸化物。
- 酸化亜鉛に、ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素を含む材料を、亜鉛と第一の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5となるように、添加する酸化亜鉛の移動度向上方法。
- 酸化亜鉛に、ランタノイド、Sn、Scから選ばれる少なくとも一種の第一の金属元素を含む材料、及びMg、Si、Ca、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、Rhから選ばれる少なくとも一種の第二の金属元素を含む材料を、亜鉛、第一の金属元素及び第二の金属元素のモル比が1:0.0001〜0.5:0.0001〜0.3となるように、添加する酸化亜鉛の移動度向上方法。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の亜鉛系複合酸化物からなる熱電変換材料。
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