抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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高速発展の21世紀に、化石エネルギーの日々の枯渇に伴い、人々は新しいエネルギーの開発に目を投げ始めた。その中で、熱電技術の研究と発展は広く注目されている。熱電材料に基づく熱電発電技術は熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換することができ、関連デバイスとシステムは体積が小さく、軽量、堅固、無伝動部品、無ノイズ運行、安全で信頼性があり、制御しやすいなどのメリットがある。熱電性能指数(ZT)は熱電性能を評価するパラメータであり,ZT=S2σT/κ,Sはゼーベック係数,σは電気伝導度,Tは絶対温度,κは熱伝導率である。ZT値が1以上になると、熱電材料が商業応用の基本要求に達することを表明した。近年、多種類の性能の優れた熱電材料が発見され、深く研究されてきた。”フォノン液体-電子結晶”(PLEC)系材料の概念が提唱された後、その超低熱伝導率の特徴により、広く注目されている。典型的なPLEC系材料として、Cu-S系材料が注目され、深く研究され、その中、Cu2SとCu2Seを主とし、いずれも真性p型半導体材料であり、低い熱伝導率を有する。構造的に、二種類の半導体は温度の上昇に伴い、構造相転移が発生し、そのうち、723Kのα-Cu2Sと400Kのβ-Cu2Seは立方相であり、低い熱伝導率を有する。α-Cu2Sでは、CuイオンがS原子からなる剛直なサブ格子に液体の遷移挙動があり、液体サブグリッドとなる。液体サブ格子は格子波フォノンの横方向輸送に対して強い摂動があり、熱伝導の横モード数を減少させ、定容比熱、フォノン平均速度及びフォノン平均自由行程の減少をもたらし、Cu2Sは非常に低い熱伝導率を持つ。調製方法では、Cu2-xSとCu2-xSeはいずれもナノ材料の一般的な合成法である水熱法と前駆体法を採用し、この2種類の合成法はいずれも操作が簡単で、コストが低く、粒径が小さく、柔軟に制御できる利点がある。ドーピング、複合はCu2-xSとCu2-xSeの性能を改善する一般的な手段であり、二種類の方法を通じて、その導電率を改善し、その構造を変えることで、より低い熱伝導率が得られ、より良い熱電性能が得られる。SサイトにTeをドーピングすることによりCu2S0.52Te0.48が形成され、この化合物はナノスケールモザイク構造であり、1000KでそのZT値は2.1に達した。SeサイトにSをドーピングしてCu2Se0.8S0.2を形成し、フォノンの散乱速度を下げるだけでなく、余分な点欠陥散乱フォノンを導入でき、さらに複合ブロックの熱伝導率を低減でき、950KでZT値は1.65に達した。本論文では、PLEC類材料中のCu2SとCu2Se熱電材料を主な対象とし、その構造と性能を簡単に紹介し、その一般的な調製方法及び最近提出した新型合成法を概説し、その性能の改善方法及び最新の研究進展を総説する。Data from Wanfang. Translated by JST.【JST・京大機械翻訳】
