JPH05343746A - 熱電材料およびその製造方法 - Google Patents
熱電材料およびその製造方法Info
- Publication number
- JPH05343746A JPH05343746A JP4149299A JP14929992A JPH05343746A JP H05343746 A JPH05343746 A JP H05343746A JP 4149299 A JP4149299 A JP 4149299A JP 14929992 A JP14929992 A JP 14929992A JP H05343746 A JPH05343746 A JP H05343746A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fine particles
- thermoelectric
- thermoelectric material
- fine
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ゼーベック効果を有する材料の微粒子の方向性
を整わせ、かつ材料中に存在している微粒子の方向に偏
りがある熱電材料とすることにより、熱電性能を向上さ
せる。 【構成】 熱電材料でできたそれぞれの微粒子結晶１は
マトリックス材料２によって互いに隔てられているが、
その方向性はｃ軸が水平面内にある方向にそろってい
る。このような構造は熱電材料薄膜とマトリックス材料
薄膜とを交互に積み重ねた薄膜積層構造体を熱処理する
ことによって得らる。また、磁性を帯びた熱電材料微粒
子を磁場を印加して微粒子の方向をそろえることによっ
ても得られる。
を整わせ、かつ材料中に存在している微粒子の方向に偏
りがある熱電材料とすることにより、熱電性能を向上さ
せる。 【構成】 熱電材料でできたそれぞれの微粒子結晶１は
マトリックス材料２によって互いに隔てられているが、
その方向性はｃ軸が水平面内にある方向にそろってい
る。このような構造は熱電材料薄膜とマトリックス材料
薄膜とを交互に積み重ねた薄膜積層構造体を熱処理する
ことによって得らる。また、磁性を帯びた熱電材料微粒
子を磁場を印加して微粒子の方向をそろえることによっ
ても得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、温度測定、ヒートポン
プ、発電機などの基本構成材料である熱電材料、ならび
にその製造法に関する。
プ、発電機などの基本構成材料である熱電材料、ならび
にその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゼーベック効果は、導電性材料の２点間
に温度差が生じたときに温度差に比例して起電力が発生
する現象であり、その起電力は材料内での電荷キャリア
ーの自由エネルギーを一定にすべく電荷キャリアーが移
動した結果生じる電荷キャリアー濃度の濃淡に起因する
起電力と、高温部から低温部への熱流、すなわちフォノ
ンの流れと電荷キャリアーが相互作用することによって
生じる起電力とからなる。このうち電荷キャリアー濃度
の濃淡に起因する起電力には、方向性はない（温度勾配
の方向が異なっても温度差が一定であれば起電力は同
じ）が、フォノンと電荷キャリアーとの相互作用の結果
生じる起電力は熱電材料の方向に大きく依存する。この
ような熱電現象は微粒子（〜１００ｎｍ）内部において
も存在し、フォノンと電荷キャリアーの相互作用が微粒
子の結晶方向や形状によって制限される。
に温度差が生じたときに温度差に比例して起電力が発生
する現象であり、その起電力は材料内での電荷キャリア
ーの自由エネルギーを一定にすべく電荷キャリアーが移
動した結果生じる電荷キャリアー濃度の濃淡に起因する
起電力と、高温部から低温部への熱流、すなわちフォノ
ンの流れと電荷キャリアーが相互作用することによって
生じる起電力とからなる。このうち電荷キャリアー濃度
の濃淡に起因する起電力には、方向性はない（温度勾配
の方向が異なっても温度差が一定であれば起電力は同
じ）が、フォノンと電荷キャリアーとの相互作用の結果
生じる起電力は熱電材料の方向に大きく依存する。この
ような熱電現象は微粒子（〜１００ｎｍ）内部において
も存在し、フォノンと電荷キャリアーの相互作用が微粒
子の結晶方向や形状によって制限される。
【０００３】ところで、この熱電材料の性能を表すパラ
メータとしてゼーベック係数Ｓと電導度σ、熱伝導度λ
より導かれる次の性能指数Ｚがある。 Ｚ＝Ｓ2 σ／λ 半導体の熱電現象理論によるとゼーベック係数Ｓと電導
度σとは逆相関関係にあるので性能指数Ｚの大きい材料
即ちゼーベック係数Ｓも大きく、しかも電導度σも大き
い材料は得ることが難しかった。熱振動を量子化したフ
ォノンや電荷キャリアーの存在が制限され、通常の熱電
現象理論では扱えない微粒子（〜１００ｎｍ）にし、別
の材料の中に分散した構造にすることによってゼーベッ
ク係数と電導度がともに大きな熱電材料が得られること
が報告されている。
メータとしてゼーベック係数Ｓと電導度σ、熱伝導度λ
より導かれる次の性能指数Ｚがある。 Ｚ＝Ｓ2 σ／λ 半導体の熱電現象理論によるとゼーベック係数Ｓと電導
度σとは逆相関関係にあるので性能指数Ｚの大きい材料
即ちゼーベック係数Ｓも大きく、しかも電導度σも大き
い材料は得ることが難しかった。熱振動を量子化したフ
ォノンや電荷キャリアーの存在が制限され、通常の熱電
現象理論では扱えない微粒子（〜１００ｎｍ）にし、別
の材料の中に分散した構造にすることによってゼーベッ
ク係数と電導度がともに大きな熱電材料が得られること
が報告されている。
【０００４】そのような微細構造にするための手段とし
てイオンクラスタービーム（ＩＣＢ）などのイオン工学
的手法や、微粒子を構成するゼーベック係数の大きな材
料と間隙を構成する材料とを機械的に粉砕、混練するい
わゆるメカニカルグラインディング法などが提案されて
いる。図４にＩＣＢを用いて製膜したＦｅ−Ｓｉ−Ｏ系
薄膜の微細構造の概念図を示す。Ｆｅ−Ｓｉ系材料の微
結晶３がＳｉ−Ｏ系非晶質マトリックス４中に分散され
ているが微結晶の結晶方向や形状に偏りはない。
てイオンクラスタービーム（ＩＣＢ）などのイオン工学
的手法や、微粒子を構成するゼーベック係数の大きな材
料と間隙を構成する材料とを機械的に粉砕、混練するい
わゆるメカニカルグラインディング法などが提案されて
いる。図４にＩＣＢを用いて製膜したＦｅ−Ｓｉ−Ｏ系
薄膜の微細構造の概念図を示す。Ｆｅ−Ｓｉ系材料の微
結晶３がＳｉ−Ｏ系非晶質マトリックス４中に分散され
ているが微結晶の結晶方向や形状に偏りはない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら熱電材料
の微粒子が、単に別の材料中に分散した構造にしただけ
では熱電性能の向上は不十分であり、微細構造の制御に
よってゼーベック係数と導電率をさらに向上することが
必要でる。また、熱電性能の向上が期待できる微細構造
の熱電材料についても、より効率的な製造法が必要であ
る。
の微粒子が、単に別の材料中に分散した構造にしただけ
では熱電性能の向上は不十分であり、微細構造の制御に
よってゼーベック係数と導電率をさらに向上することが
必要でる。また、熱電性能の向上が期待できる微細構造
の熱電材料についても、より効率的な製造法が必要であ
る。
【０００６】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、熱電材料の微細構造を改善することによって熱電
性能を向上させるとともに、そのような微細構造を有す
る材料の製造法を提供することを目的とする。
ため、熱電材料の微細構造を改善することによって熱電
性能を向上させるとともに、そのような微細構造を有す
る材料の製造法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の熱電材料は、ゼーベック効果を有する材料
の微粒子と、その微粒子を隔てる少なくとも１種類の材
料からなる熱電材料において、前記ゼーベック効果を有
する材料の微粒子が一定の配向性を有していることを特
徴とする。
め、本発明の熱電材料は、ゼーベック効果を有する材料
の微粒子と、その微粒子を隔てる少なくとも１種類の材
料からなる熱電材料において、前記ゼーベック効果を有
する材料の微粒子が一定の配向性を有していることを特
徴とする。
【０００８】前記構成においては、微粒子の方向性が、
微粒子の結晶軸にしたがって整っていることが好まし
い。また前記構成においては、微粒子の方向性が、微粒
子の形状にしたがって整っていることが好ましい。
微粒子の結晶軸にしたがって整っていることが好まし
い。また前記構成においては、微粒子の方向性が、微粒
子の形状にしたがって整っていることが好ましい。
【０００９】次に本発明の第１番目の熱電材料の製造方
法は、ゼーベック効果を有する材料の微粒子と、その微
粒子を隔てる少なくとも１種類の材料からなる熱電材料
において、ゼーベック効果を有する材料の薄層と、それ
以外の少なくとも１種類の材料からなる薄層が交互に積
層し、熱処理することを特徴とする。
法は、ゼーベック効果を有する材料の微粒子と、その微
粒子を隔てる少なくとも１種類の材料からなる熱電材料
において、ゼーベック効果を有する材料の薄層と、それ
以外の少なくとも１種類の材料からなる薄層が交互に積
層し、熱処理することを特徴とする。
【００１０】次に本発明の第２番目の熱電材料の製造方
法は、ゼーベック効果を有する材料の微粒子が磁性を帯
びており、微粒子を材料中に固定する過程で磁場を印加
して微粒子を一定の向きに配向させることを特徴とす
る。
法は、ゼーベック効果を有する材料の微粒子が磁性を帯
びており、微粒子を材料中に固定する過程で磁場を印加
して微粒子を一定の向きに配向させることを特徴とす
る。
【００１１】
【作用】前記本発明の構成によれば、ゼーベック効果を
有する材料の微粒子の方向性が整っており、かつ材料中
に存在している微粒子が一定の配向性を有していること
により、微粒子の方向をフォノンと電荷キャリアーの相
互作用が熱電効果を大きくするのに適した方向にするこ
とによって熱電性能を向上させることができる。
有する材料の微粒子の方向性が整っており、かつ材料中
に存在している微粒子が一定の配向性を有していること
により、微粒子の方向をフォノンと電荷キャリアーの相
互作用が熱電効果を大きくするのに適した方向にするこ
とによって熱電性能を向上させることができる。
【００１２】また、前記本発明の製造方法の構成によれ
ば、熱電材料が積層した構造の材料を熱処理すると固体
内の熱拡散によって熱電材料層は分断され、微粒子化さ
れるが熱処理条件（温度、時間）を適正にすると積層状
態にあったときの方向性が維持された状態で微粒子化さ
れる。また、磁性を帯びた粒子は磁場中で安定な方向
（磁化の主軸、形状の長手方向）を向くので、微粒子を
材料中に固定する過程で磁場を印加すると、熱電材料微
粒子の方向がそろった材料を得ることができる。
ば、熱電材料が積層した構造の材料を熱処理すると固体
内の熱拡散によって熱電材料層は分断され、微粒子化さ
れるが熱処理条件（温度、時間）を適正にすると積層状
態にあったときの方向性が維持された状態で微粒子化さ
れる。また、磁性を帯びた粒子は磁場中で安定な方向
（磁化の主軸、形状の長手方向）を向くので、微粒子を
材料中に固定する過程で磁場を印加すると、熱電材料微
粒子の方向がそろった材料を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に
説明する。まず、熱電材料としてＦｅ−Ｓｉ系材料を用
いて行った本発明の材料の微細構造の拡大断面図を図１
に示す。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 でできた微粒子結
晶１は図のようにｃ軸が平板面内にあり、厚さは２００
オングストローム〜２５０オングストローム、径が１５
００〜２５００オングストロームの平板状結晶である。
ただし、平面内におけるｃ軸の方向は一定していなかっ
た。この平板状結晶が非晶質性のＳｉＯ2 よりなるマト
リックス２中に方向をそろえて保持されていた。
説明する。まず、熱電材料としてＦｅ−Ｓｉ系材料を用
いて行った本発明の材料の微細構造の拡大断面図を図１
に示す。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 でできた微粒子結
晶１は図のようにｃ軸が平板面内にあり、厚さは２００
オングストローム〜２５０オングストローム、径が１５
００〜２５００オングストロームの平板状結晶である。
ただし、平面内におけるｃ軸の方向は一定していなかっ
た。この平板状結晶が非晶質性のＳｉＯ2 よりなるマト
リックス２中に方向をそろえて保持されていた。
【００１４】つぎに図１に示した構造の熱電材料の製造
法について説明する。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 とＳ
ｉＯとの薄膜積層構造体は、ＲＦマグネトロンスパッタ
リング装置を用いて、純度４Ｎ以上のＦｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2.3 ターゲットとＳｉＯターゲットの２源交
互スパッタリングによって作製した。基板には石英ガラ
スを用い、基板温度は４００℃とした。スパッタ入力は
２００〜４００Ｗとし、スパッタガスとして用いたＡｒ
の圧力は４×１０-1Ｐａであった。Ｆｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2.3 のスパッタリング時間は各薄層につき４
０秒、ＳｉＯのスパッタリングについては７０秒であっ
た。この交互スパッタリングを５０回繰り返し、膜厚
１．５μｍの薄膜を得た。つぎにこの薄膜を真空中７５
０℃にて、１分〜６０分熱処理した。１〜１０分の熱処
理では図２の（ａ）に示すように微粒子化が十分でな
く、３０分以上の熱処理では図２の（ｃ）のように微粒
子の方向性がそろわなかった。
法について説明する。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 とＳ
ｉＯとの薄膜積層構造体は、ＲＦマグネトロンスパッタ
リング装置を用いて、純度４Ｎ以上のＦｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2.3 ターゲットとＳｉＯターゲットの２源交
互スパッタリングによって作製した。基板には石英ガラ
スを用い、基板温度は４００℃とした。スパッタ入力は
２００〜４００Ｗとし、スパッタガスとして用いたＡｒ
の圧力は４×１０-1Ｐａであった。Ｆｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2.3 のスパッタリング時間は各薄層につき４
０秒、ＳｉＯのスパッタリングについては７０秒であっ
た。この交互スパッタリングを５０回繰り返し、膜厚
１．５μｍの薄膜を得た。つぎにこの薄膜を真空中７５
０℃にて、１分〜６０分熱処理した。１〜１０分の熱処
理では図２の（ａ）に示すように微粒子化が十分でな
く、３０分以上の熱処理では図２の（ｃ）のように微粒
子の方向性がそろわなかった。
【００１５】図３に２５分の熱処理による熱電材料の熱
電性能の温度変化を溶融成形法によって作製したＦｅ
0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 の性能と比較して示す。このよ
うに本発明の熱電材料では、熱電性能をゼーベック係数
（Ｓ）と電導度（σ）で総合的に表わすパワーファクタ
ー（Ｓ2 ・σ）が改善されていることがわかった。つぎ
に最適な熱処理条件を得るため、熱処理温度を４００℃
〜９００℃にして実験を行ったが、６５０℃で１時間程
度熱処理した時のパワーファクターが最も大きくなっ
た。
電性能の温度変化を溶融成形法によって作製したＦｅ
0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 の性能と比較して示す。このよ
うに本発明の熱電材料では、熱電性能をゼーベック係数
（Ｓ）と電導度（σ）で総合的に表わすパワーファクタ
ー（Ｓ2 ・σ）が改善されていることがわかった。つぎ
に最適な熱処理条件を得るため、熱処理温度を４００℃
〜９００℃にして実験を行ったが、６５０℃で１時間程
度熱処理した時のパワーファクターが最も大きくなっ
た。
【００１６】さらに、スパッタリングする材料をＦｅ
0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2.3 とＢ2 Ｏ3にして、基板温度
を１５０℃にして薄膜積層構造体を作製し、３００℃に
て真空中４５分間熱処理をするとＦｅ0.985 Ｍｎ0.015
Ｓｉ2 の組成を有する非晶質平板がＢ2 Ｏ3 マトリック
ス中に規則正しく配列した構造の熱電材料を得ることが
できた。これは基板温度を低くしたために、熱処理前の
段階において非晶質なＦｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 薄膜
が形成され、それが熱処理中に比較的低温で熱拡散が大
きいＢ2 Ｏ3 によって分断されたものと考えられる。こ
の非晶質なＦｅ0. 985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 からなる平板状
微粒子では結晶軸による方向性の一致はないが、形状に
よってフォノンや電荷キャリアーの運動方向などが規定
されるので結晶性微粒子と同様な効果があるものと考え
られる。この材料のパワーファクターを測定すると溶融
成形法による材料より大きくなっていた。
0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2.3 とＢ2 Ｏ3にして、基板温度
を１５０℃にして薄膜積層構造体を作製し、３００℃に
て真空中４５分間熱処理をするとＦｅ0.985 Ｍｎ0.015
Ｓｉ2 の組成を有する非晶質平板がＢ2 Ｏ3 マトリック
ス中に規則正しく配列した構造の熱電材料を得ることが
できた。これは基板温度を低くしたために、熱処理前の
段階において非晶質なＦｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 薄膜
が形成され、それが熱処理中に比較的低温で熱拡散が大
きいＢ2 Ｏ3 によって分断されたものと考えられる。こ
の非晶質なＦｅ0. 985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 からなる平板状
微粒子では結晶軸による方向性の一致はないが、形状に
よってフォノンや電荷キャリアーの運動方向などが規定
されるので結晶性微粒子と同様な効果があるものと考え
られる。この材料のパワーファクターを測定すると溶融
成形法による材料より大きくなっていた。
【００１７】以上説明した薄膜積層構造体を熱処理する
ことによって、熱電材料微粒子がマトリックス中で配向
性を有した構造を得て、高い熱電性能を有する材料を得
る方法はＦｅ−Ｓｉ系材料、ＳｉＯに限られることはな
く、広く一般の熱電材料に適用できるものと考えられ
る。
ことによって、熱電材料微粒子がマトリックス中で配向
性を有した構造を得て、高い熱電性能を有する材料を得
る方法はＦｅ−Ｓｉ系材料、ＳｉＯに限られることはな
く、広く一般の熱電材料に適用できるものと考えられ
る。
【００１８】つぎに同じくＦｅ−Ｓｉ系材料を用いて行
った磁場を印加することによる熱電材料の製造法につい
て説明する。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 はアーク溶解
炉にて融解・凝固、粉砕を３回繰り返し、高い熱電性能
を有するβ相を得るために石英ガラスアンプル中で８５
０℃にて８時間真空熱処理した。β−Ｆｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2 は非磁性か非常に弱い常磁性体であるが、
遊星ボールミルで５分程度微粉化することによって自発
磁化を持つようになった。遊星ボールミルによる１０分
程度の微粉化によって粒径が１００オングストローム〜
３００オングストロームの１次粒子となり、それらが集
まって粒径が一次粒径を越え〜８０００オングストロー
ムの２次粒子を形成していることが透過型電子顕微鏡観
察によって確認できた。この微粉末を界面活性剤を添加
したアルコール系の有機溶媒中に超音波（２００Ｗ）を
印加しながら分散させ、１．８Ｔの静磁場を水平方向か
ら印加した。印加した超音波の出力を徐々に落していっ
た。超音波の出力を最終的にゼロにするのに約１０時間
要した。その間にＦｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 微粒子は
外部磁場によって安定な方向を維持した状態で沈澱し
た。余剰のアルコール系有機溶媒を蒸発させ、乾固した
粉体から１０ｍｍ×５ｍｍのペレットを３個切り出し
た。そのうち２個はそれぞれ１ｍｍＨｇ、３０ｍｍＨｇ
の酸素を含むＡｒ気流中で３００℃、２０分熱処理し
た。この熱処理によってＦｅ0.985 Ｍｎ0.015Ｓｉ2 微
粒子の表面にＳｉＯ皮膜を形成することができた。これ
らの材料の磁場印加方向の熱電性能をパワーファクター
で比較すると１ｍｍＨｇの酸素分圧で熱処理を施した材
料が最も性能が高く、３０ｍｍＨｇでの熱処理が性能が
低かったがいずれも溶融成形法による材料より性能が高
かった。
った磁場を印加することによる熱電材料の製造法につい
て説明する。Ｆｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 はアーク溶解
炉にて融解・凝固、粉砕を３回繰り返し、高い熱電性能
を有するβ相を得るために石英ガラスアンプル中で８５
０℃にて８時間真空熱処理した。β−Ｆｅ0.985 Ｍｎ
0.015 Ｓｉ2 は非磁性か非常に弱い常磁性体であるが、
遊星ボールミルで５分程度微粉化することによって自発
磁化を持つようになった。遊星ボールミルによる１０分
程度の微粉化によって粒径が１００オングストローム〜
３００オングストロームの１次粒子となり、それらが集
まって粒径が一次粒径を越え〜８０００オングストロー
ムの２次粒子を形成していることが透過型電子顕微鏡観
察によって確認できた。この微粉末を界面活性剤を添加
したアルコール系の有機溶媒中に超音波（２００Ｗ）を
印加しながら分散させ、１．８Ｔの静磁場を水平方向か
ら印加した。印加した超音波の出力を徐々に落していっ
た。超音波の出力を最終的にゼロにするのに約１０時間
要した。その間にＦｅ0.985 Ｍｎ0.015 Ｓｉ2 微粒子は
外部磁場によって安定な方向を維持した状態で沈澱し
た。余剰のアルコール系有機溶媒を蒸発させ、乾固した
粉体から１０ｍｍ×５ｍｍのペレットを３個切り出し
た。そのうち２個はそれぞれ１ｍｍＨｇ、３０ｍｍＨｇ
の酸素を含むＡｒ気流中で３００℃、２０分熱処理し
た。この熱処理によってＦｅ0.985 Ｍｎ0.015Ｓｉ2 微
粒子の表面にＳｉＯ皮膜を形成することができた。これ
らの材料の磁場印加方向の熱電性能をパワーファクター
で比較すると１ｍｍＨｇの酸素分圧で熱処理を施した材
料が最も性能が高く、３０ｍｍＨｇでの熱処理が性能が
低かったがいずれも溶融成形法による材料より性能が高
かった。
【００１９】以上説明した通り、本発明の実施例によれ
ば、熱電材料でできたそれぞれの微粒子結晶１はマトリ
ックス材料２によって互いに隔てられているが、その方
向性はｃ軸が水平面内にある方向にそろっている。この
ような構造は熱電材料薄膜とマトリックス材料薄膜とを
交互に積み重ねた薄膜積層構造体を熱処理することによ
って得らる。また、磁性を帯びた熱電材料微粒子を磁場
を印加して微粒子の方向をそろえることによっても得ら
れる。
ば、熱電材料でできたそれぞれの微粒子結晶１はマトリ
ックス材料２によって互いに隔てられているが、その方
向性はｃ軸が水平面内にある方向にそろっている。この
ような構造は熱電材料薄膜とマトリックス材料薄膜とを
交互に積み重ねた薄膜積層構造体を熱処理することによ
って得らる。また、磁性を帯びた熱電材料微粒子を磁場
を印加して微粒子の方向をそろえることによっても得ら
れる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、ゼ
ーベック効果を有する材料の微粒子の方向性が整ってお
り、かつ材料中に存在している微粒子が一定の配向性を
有していることにより、熱電性能を向上させることがで
きる。
ーベック効果を有する材料の微粒子の方向性が整ってお
り、かつ材料中に存在している微粒子が一定の配向性を
有していることにより、熱電性能を向上させることがで
きる。
【００２１】また、本発明の製造方法によれば、熱電材
料が積層した構造の材料を熱処理すると固体内の熱拡散
によって熱電材料層は分断され、微粒子化されるが熱処
理条件（温度、時間）を適当にすると積層状態にあった
ときの方向性が維持された状態で微粒子化される。ま
た、磁性を帯びた粒子は磁場中で安定な方向（磁化の主
軸、形状の長手方向）を向くので、微粒子を材料中に固
定する過程で磁場を印加すると、熱電材料微粒子の方向
がそろった材料を得ることができる。
料が積層した構造の材料を熱処理すると固体内の熱拡散
によって熱電材料層は分断され、微粒子化されるが熱処
理条件（温度、時間）を適当にすると積層状態にあった
ときの方向性が維持された状態で微粒子化される。ま
た、磁性を帯びた粒子は磁場中で安定な方向（磁化の主
軸、形状の長手方向）を向くので、微粒子を材料中に固
定する過程で磁場を印加すると、熱電材料微粒子の方向
がそろった材料を得ることができる。
【００２２】以上の通り本発明によると、熱電材料の性
能を向上させることができるので産業上有益である。
能を向上させることができるので産業上有益である。
【図１】本発明の熱電材料の微細構造の断面図。
【図２】本発明による熱電材料の熱処理時間による微細
構造の変化を表わした図。
構造の変化を表わした図。
【図３】本発明による熱電材料の性能を表わした図。
【図４】従来材料の微細構造の概念図。
１ 微粒子結晶 ２ マトリックス ３ Ｆｅ−Ｓｉ系材料の微結晶 ４ Ｓｉ−Ｏ系非晶質マトリックス
Claims (5)
- 【請求項１】 ゼーベック効果を有する材料の微粒子
と、その微粒子を隔てる少なくとも１種類の材料からな
る熱電材料において、前記ゼーベック効果を有する材料
の微粒子が一定の配向性を有していることを特徴とする
熱電材料。 - 【請求項２】 微粒子の方向性が、微粒子の結晶軸にし
たがって整っている請求項１記載の熱電材料。 - 【請求項３】 微粒子の方向性が、微粒子の形状にした
がって整っている請求項１記載の熱電材料。 - 【請求項４】 ゼーベック効果を有する材料の微粒子
と、その微粒子を隔てる少なくとも１種類の材料からな
る熱電材料において、ゼーベック効果を有する材料の薄
層と、それ以外の少なくとも１種類の材料からなる薄層
を交互に積層し、熱処理することを特徴とする熱電材料
の製造方法。 - 【請求項５】 ゼーベック効果を有する材料の微粒子が
磁性を帯びており、微粒子を材料中に固定する過程で磁
場を印加して微粒子を一定の向きに配向させることを特
徴とする熱電材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149299A JPH05343746A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 熱電材料およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4149299A JPH05343746A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 熱電材料およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343746A true JPH05343746A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15472130
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4149299A Pending JPH05343746A (ja) | 1992-06-09 | 1992-06-09 | 熱電材料およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343746A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002327223A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-15 | Kyocera Corp | 金属間化合物の製造方法及びそれを用いて製造した熱電素子及び熱電モジュール |
| JP2002353521A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Atsushi Sugihara | プラスチック又はガラス製熱電発電モジュール及びその製造方法 |
| JP2006186085A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料及びその製造方法 |
| JP2006261462A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料及びその製造方法 |
| JP2006269452A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料の製造方法とその配向熱電材料 |
| JP2006294715A (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料およびその製造方法 |
| WO2011110590A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Bhp Billiton Aluminium Technologies Limited | Heat recovery system for pyrometallurgical vessel using thermoelectric/thermomagnetic devices |
| WO2013179897A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 熱電材料及びその製造方法並びにそれを用いた熱電変換モジュール |
| JP2017084986A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 熱電変換材料および熱電変換素子 |
| JP2022037116A (ja) * | 2017-06-08 | 2022-03-08 | 住友電気工業株式会社 | 熱電変換材料、熱電変換素子および熱電変換材料の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-09 JP JP4149299A patent/JPH05343746A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002327223A (ja) * | 2001-04-26 | 2002-11-15 | Kyocera Corp | 金属間化合物の製造方法及びそれを用いて製造した熱電素子及び熱電モジュール |
| JP2002353521A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Atsushi Sugihara | プラスチック又はガラス製熱電発電モジュール及びその製造方法 |
| JP2006186085A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-07-13 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料及びその製造方法 |
| JP2006261462A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料及びその製造方法 |
| JP2006269452A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料の製造方法とその配向熱電材料 |
| JP2006294715A (ja) * | 2005-04-07 | 2006-10-26 | Ricoh Co Ltd | 配向熱電材料およびその製造方法 |
| WO2011110590A1 (en) * | 2010-03-10 | 2011-09-15 | Bhp Billiton Aluminium Technologies Limited | Heat recovery system for pyrometallurgical vessel using thermoelectric/thermomagnetic devices |
| WO2013179897A1 (ja) * | 2012-05-31 | 2013-12-05 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 熱電材料及びその製造方法並びにそれを用いた熱電変換モジュール |
| TWI462354B (zh) * | 2012-05-31 | 2014-11-21 | Japan Science & Tech Agency | 熱電材料及其製造方法以及使用此熱電材料之熱電轉換模組 |
| KR101482598B1 (ko) * | 2012-05-31 | 2015-01-14 | 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 | 열전재료, 그 제조방법, 및 그것을 사용한 열전 변환 모듈 |
| US9076925B2 (en) | 2012-05-31 | 2015-07-07 | Japan Science And Technology Agency | Thermoelectric material, method for producing the same, and thermoelectric conversion module using the same |
| JP2017084986A (ja) * | 2015-10-29 | 2017-05-18 | 住友電気工業株式会社 | 熱電変換材料および熱電変換素子 |
| JP2022037116A (ja) * | 2017-06-08 | 2022-03-08 | 住友電気工業株式会社 | 熱電変換材料、熱電変換素子および熱電変換材料の製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Prellier et al. | The single-phase multiferroic oxides: from bulk to thin film | |
| KR100419488B1 (ko) | 열전 변환 재료 및 그 제조 방법 | |
| Fu et al. | Dirac polarons and resistivity anomaly in ZrTe 5 and HfTe 5 | |
| JPH05343746A (ja) | 熱電材料およびその製造方法 | |
| KR101663183B1 (ko) | 열전재료, 이를 포함하는 열전모듈과 열전장치 | |
| CN113922192A (zh) | 一种全范德华自旋太赫兹发射器及调控太赫兹波强弱以及极性的方法 | |
| Wu | M-type barium hexagonal ferrite films | |
| Barman et al. | Interface-induced enhanced magnetocaloric effect in an epitaxial Co Fe 2 O 4/La 0.7 Sr 0.3 Mn O 3 heterostructure | |
| Feng et al. | A boost of thermoelectric generation performance for polycrystalline InTe by texture modulation | |
| Shi et al. | First-principles investigation on the transport properties of quaternary CoFeRGa (R= Ti, V, Cr, Mn, Cu, and Nb) Heusler compounds | |
| US4933059A (en) | Process for preparing anisotropic rare earth magnet material | |
| Baral et al. | Rare earth manganites and related multiferroicity | |
| CN107058964A (zh) | 拓扑绝缘体Bi2Se3/FeSe2异质结构薄膜的制备方法 | |
| CN109791972B (zh) | 超晶格热电材料和使用其的热电装置 | |
| CN108277466B (zh) | 拓扑绝缘体异质结构薄膜Bi2Se3/C的制备方法 | |
| KR102712342B1 (ko) | Mn-Bi-Sb계 자성체 및 이의 제조방법 | |
| Suriwong et al. | Thermoelectric properties of Bi2Te3 disk fabricated from rice kernel‐like Bi2Te3 powder | |
| KR101851736B1 (ko) | 열전 효율이 향상된 열전소자 및 그 제조방법 | |
| CN108251799B (zh) | 基于非晶SmCo的磁电耦合异质结结构及其制备方法和应用 | |
| WO2022176842A1 (ja) | ＦｅＮｉ規則合金構造体およびその製造方法 | |
| Araki et al. | Magnetic and transport properties of YbNiGe with a TiNiSi-type structure | |
| Malapati | Optical and magnetic properties of Zn0. 9Mn0. 05Fe0. 05O thin films deposited by RF-magnetron sputtering | |
| CN114164494B (zh) | 一种Mn、Fe共掺碲化铋的单晶制备方法 | |
| Stognii et al. | Synthesis and Properties of Y3Fe5O12 Films on Ferroelectric Ceramic Substrates PbZr0. 45Ti0. 55O3 and Ba0. 4Sr0. 6TiO3 | |
| JP2567446B2 (ja) | 超電導薄膜の作製方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20051219 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080425 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080624 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20080825 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090210 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20090413 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Effective date: 20090526 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20090717 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120123 |