新材料

[3110] Preparation of Non-stoichiometric CZTS Compacts for Thermoelectric Material by Reaction Sintering Process

^〇生方幸政¹, 平井伸治², 太田道広³, 葛谷俊博² (1.室工大（学部生）, 2.室工大, 3.産総研)

Keywords:反応焼結, 熱電材料, 欠陥

これまでCu、Zn、S粉末を出発原料に用い、封管中923 Kで48 hrsの直接反応と1173 Kで96 hrsに及ぶアニール、続く1073 Kで5 minのパルス通電焼結法によって作製されたCu_2.1Zn_0.9SnS₄が700 Kで0.36の熱電性能指数（ZT）を有することが報告されている。当研究室では、組成制御を容易にするために出発原料にCu₂S、ZnS、SnS₂を用い、パルス通電焼結装置を用いて直接反応させることによりCZTS焼結体作製し、従来の報告とほぼ同程度のZT値を得ている。しかし、固相反応焼結する際に解離した硫黄がガスとなって閉じ込められたものと推定される空孔の生成が問題となり、もし無孔化が達成すれば、さらにZT値が向上する可能性もある。本研究では、焼結体の無孔化を目的とし、予め固相反応焼結した不定比のCZTX焼結体（以下、一次焼結体）を粉砕した微細な粉末を出発原料に用い、再度焼結を行うことにより不定比CZTX焼結体（以下、二次焼結体）を作製することを目的とした。