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排熱を電気に変える高性能熱電素子実現へ   ー 熱起電力の極性を多段階制御する技術を開発 ー(片瀬貴義准教授、神谷利夫教授)

東工大プレスリリース 2020年12月02日

東京工業大学 科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所の片瀬貴義准教授、神谷利夫教授、元素戦略研究センターの細野秀雄栄誉教授らの研究グループは、最も高い熱電変換の性能指数ZT値をもつ熱電材料として注目を集めているセレン化スズ(SnSe)半導体にアンチモンを添加することで、熱起電力の極性をp型からn型、さらにp型へと自在に制御することに成功した。

同じ添加物により極性が多段階に変化する材料は極めて珍しい。放射光による構造解析と第一原理量子計算[用語2]により、添加量に応じて、アンチモンの置換位置がスズからセレン位置へと移動するために、SnSeの極性が多段階に反転することを明らかにした。 

本研究成果により、SnSeだけによる高品質なp/n接合デバイスの作製が可能になり、排熱を電気に変換する高性能熱電素子の実現が期待される。また、p型やn型に極性を制御することが困難な他の新規半導体でも新しい極性制御方法を開発するアイデアとなることが期待される。 

本研究成果は、「Advanced Functional Materials(アドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズ)」誌オンライン版に速報として12月1日付(現地、ドイツ時間)に掲載された。 

掲載誌 :Advanced Functional Materials(アドバンスト・ファンクショナル・マテリアルズ) 
論文タイトル :Double charge polarity switching in Sb‐doped SnSe with switchable substitution sites
(和訳:アンチモン置換位置のスイッチングによるセレン化スズの二重極性反転)
著者 : 山本千紘、ホー・シンイ、片瀬貴義*、井手啓介、後藤陽介、水口佳一、三溝朱音、簑原誠人、上田茂典、平松秀典、細野秀雄、神谷利夫
DOI: 10.1002/adfm.202008092

詳細は東工大ニュースをご覧ください。

本研究成果の関連記事が掲載されました。
 ・化学工業日報 2020年12月10日付朝刊1面
 ・日刊工業新聞 2020年12月17日付朝刊27面

 

神谷・片瀬研究室



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