ナノスケール制御によるナノワイヤー熱電変換素子の巨大ゼーベック効果発現と機構解明
【研究分野】構造・機能材料
【研究キーワード】
巨大ゼーベック効果 / ナノ加工 / ナノワイヤー熱電変換素子 / ホール係数測定 / 熱電気物性 / 熱電変換 / 量子効果 / ナノ材料 / 構造・機能材料 / 新エネルギー / ナノワイヤー
【研究成果の概要】
高効率エネルギー変換材料創成のため、熱電変換材料の基本材料となっているBiをナノスケール化し、量子効果（１次元状態密度導入）を目指した研究開発であり、それに伴い熱・電気物性を通して巨大ゼーベック効果を実証する研究である。対象としているナノワイヤーは、ワイヤー直径が数百nmと小さく、ワイヤー表面に如何に電極を取り付けるかが大きな問題となり、その物性値を正確に測定することがこれまで困難であった。本研究では、ナノ加工を用いてナノワイヤー熱電変換素子表面に複数本の局所電極を適切に取り付けることに成功し、抵抗率・磁気抵抗・ホール係数測定の同時測定に初めて成功した。
【研究の社会的意義】
超低炭素社会・省資源社会を目指したクリーンエネルギー需要が高まっている中、熱（温度差）から電気への直接エネルギー変換を可能にする熱電変換現象に着目している。資源の乏しい日本にとって、二酸化炭素を輩出しないエネルギー創成研究は重要であることは知られているものの、熱電変換によるエネルギー変換効率は10％以下と小さい。本研究では、材料をナノスケールにすることで採り入れることが出来る量子効果に着目し、エネルギー変換効率の向上を目指している。
【研究代表者】