(General session) Hydrometallurgy / High-temperature materials processing

[3501-07-06] Contorol of solidification process of CdSnAs₂ and its application to thermoelectrics

Shoki Kishida¹, Norihiko Okamoto², Ryoji Katsube³, Akira Nagaoka⁴, Isshin Sumiyoshi¹, Kensuke Nishioka⁴, Tetsu Ichitsubo², ○Yoshitaro Nose¹ (1. Kyoto University, 2. Tohoku University, 3. Nagoya University, 4. University of Miyazaki)

司会：佐々木 秀顕（愛媛大）

Keywords:chalcopyrite, supercooled solidification, structural transition, thermoelectric materials

カルコパイライト化合物であるCdSnAs₂ (CTA) は通常n型伝導を示し，0.3 eV程度の狭いバンドギャップと，10³〜10⁴ cm² V⁻¹ s⁻¹の非常に高い電子移動度を有することから，n型熱電材料として期待される．これまでに，ホットプレス法で得られた焼結体において，温度600 K で0.2程度の熱電性能指数ZTが報告されている．本研究ではより簡便な手法として，凝固によるバルク結晶作製を検討した．一般的な化合物においては，冷却速度を遅くすることで結晶性が向上するが， CTAでは逆の傾向を示し，特に単結晶育成条件に近い冷却速度では，試料中にクラックが観察された．熱分析による検討の結果，CTAの凝固過程では，閃亜鉛鉱型からカルコパイライト型への構造相転移が凝固後に生じることが示唆された．さらに，冷却速度を上げ，過冷却状態を形成することで，この相転移が組織におよぼす影響を抑制できることを示した．これらの知見を基に，冷却速度を最適化した結果，0.4を超える高いZTを実現した．