MA－PDSプロizスによるBi-Sb-Te熱電材料の開発

摘要

筆者らは熱電材料の高性能化のため，メカニカルアロイングとパルス通電加圧焼結（MA－PDS）といった新しいプロセスを導入し，健全で性能が向上された多結晶バルクのBi_2Te_3系熱電材料を作製した．このプロセスは従来のインゴットを破砕その後冷間。 熱闘プレスするプロセスに比べ，取り扱いがやさしく工程数も減らすことができる、また，パルス通電加圧焼結法は,間接加熱法（ホットプレス，焼結炉）に比べ，低い温度と短い時間で焼結するため，組織の微細化と緻密な焼結体の作製が可能になる．室温での性能指数に及ぼす組成の影響を詳細に調べた結乳（Bi_（0.2）Sb_（0.8））_2Te_3および（Bi_（0.25）Sb_（0.75））_2Te_3にAgを0.02mass％添加したバルクで，最大3.4×10~(-3)軒1の値が得られた．更に，（Bi_（1-x）Sb_x）_2Te_3系合金でSb添加量Ⅹが0.57のF乳p-n転移が生じた．単結晶と伝導特性の相違は，多結晶焼結バルクはSb塵によって伝導に寄与するキャリアの確類が蓼わることに起因する。 これは，ミリング中に導入されたSb ,Te空孔と酸素等が原因と考えられるがぅ詳細解析は今後の課題である?他のBi－Sb-Te系合金に対する不純物添加の影響を調べた研究では少量のAgを添加することによって電気的性質と熱的性質がバランスを取ってパワーファクターが著しく増加することがわかった?これはドづ凝の制御。 選択によりキャリア濃度調節の新しい可能性を示すものと考えられる．項在，筆者らは組織と組成の変化による伝導挙動の本質的な点を把握することによって，より性能の高い熱電材料を開発するた軌焼結バルク材のバンド構造に関する理論的な考察も行っている．また，熱電材料の微細組織に関しても透過電顕等を用いて詳細に観察を行っている．熱分析によると，ミリング粉末と焼結体は単相ではなく，二つの相からなっていることがわかった．一つは既に知られている（Bi′Sb）2T句相とその他の相はわずかなTeリッチ相であると推定される．この未確認のTeリッチ相に対する研究は伝導特性解明に重要なポイントになると考えられる．