- Address
- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
研究内容
所属学会
日本熱電学会, 日本金属学会, 日本物理学会
受賞履歴
- The ICT2026 Outstanding Poster Prize (2026)
- 第３９回井上研究奨励賞, 公益財団法人井上科学振興財団 (2023)
- 第４回蔡安邦賞 (2023)
- 東京大学大学院新領域創成科学研究科 研究科長賞(博士) (2022)
- 日本金属学会, 第2回新進論文賞 (2022)
- 日本物理学会秋季大会(2020年), 日本物理学会学生優秀発表賞(領域6) (2020)
- The 5th Asian Conference on Thermoelectrics and the 6th Southeast Asia Conference on Thermoelectrics, Best Oral Presentation (2020)
- 第17回 日本熱電学会学術講演会 優秀ポスター賞 (2020)
- 第14回物性科学領域横断研究会 若手奨励賞 (2020)
- 第16回 日本熱電学会学術講演会 優秀講演賞 (2019)
- 日本物理学会第74回年次大会(2019年), 日本物理学会学生優秀発表賞(領域6) (2019)
- 東京大学新領域創成科学研究科物質系専攻, 修士論文優秀賞 (2019)
- 東京大学大学院新領域創成科学研究科 研究科長賞(博士) (2019)
- 日本物理学会第73回年次大会(2018年), 領域6(金属,低温) 学生優秀発表賞 (2018)
外部資金獲得履歴
- 科研費,若手研究 (2024)
- 熱・電気エネルギー技術財団 (2023)
- 科研費, 研究活動スタート支援 (2022)
- 科研費, 新学術領域研究(研究領域提案型)(分担研究者) (2022)
- 熱・電気エネルギー技術財団 (2022)
- 日本学術振興会特別研究員DC1 (2019)
ナノアーキテクトニクス材料研究センター
タイトル
熱制御のための熱電材料の開発
キーワード
熱電材料，第一原理計算，バンドエンジニアリング，金属間化合物
概要
熱電材料は熱と電気を相互変換可能な機能材料である。従来は体温などの微小な熱、工場・自動車から生じる廃熱を利用した発電機や、コンプレッサーを使用しない小型軽量冷蔵庫としての応用があった。最近では、局所的に高温になった電子部品の放熱として熱電材料に電流を流すことで熱を移動させる”能動冷却材料”としての熱電材料が注目され始めた。
従来の発電・冷蔵冷凍用途の熱電材料では熱伝導率の低い半導体的な材料が適しているとされていたが、能動冷却用途では熱伝導率が高く従来よりも10倍以上電気出力因子の高い金属材料が適しているとされる。本研究では能動冷却材料としてフェルミエネルギー近傍の緩和時間のエネルギー依存性が著しい金属に注目した材料設計指針で、新材料を開発することを目指す。
新規性・独創性
● 熱電材料は半導体が適しているとされていたが、能動冷却では金属が有利
● 電子の緩和時間のエネルギー依存性に注目した材料設計指針
● 10mW/mK2をこえる電気出力因子を持つ材料を創製
内容
L12型構造をもつNi3Geはフェルミエネルギーより低エネルギー側に平坦なバンドを持ち、高エネルギー側に放物バンドを持つ。これにより、低エネルギーの正孔キャリアは短い緩和時間を持ち、高エネルギーの電子キャリアは長い緩和時間を持つ。このキャリアの緩和時間の著しいエネルギー依存性が金属としては大きなゼーベック係数を生み出す。
まとめ
緩和時間のエネルギー依存性の顕著な金属材料Ni3Geが能動冷却材料として適した大きな出力因子を実現する。
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