第一原理に基づいた熱伝導解析によるバルク熱電変換素子の高性能化
【研究分野】熱工学
【研究キーワード】
熱電変換 / 熱伝導 / フォノン / 第一原理 / 格子動力学 / 分子動力学 / 第一原理計算
【研究成果の概要】
本研究では，密度汎関数法，格子動力学法，分子動力学法，モンテカルロ法をシームレスに練成させたマルチスケールフォノン輸送解析ツールを開発し，単結晶，置換型合金結晶，ナノ構造化結晶などのバルク熱電変換材料のフォノンモードごとの熱輸送を解析することに成功した．鉛カルコゲナイド，ハーフホイスラー化合物，マグネシウムシリサイドなどの材料を対象として，まず単結晶について実験と比較して計算の妥当性を検証した上で，合金結晶の熱伝導率低減効果の組成比への依存性を明らかにした．さらに，累積熱伝導率や熱伝導率スペクトルの計算を通じて各材料に適したナノ構造の種類を同定し，材料設計指針を得た．
【研究代表者】
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2011 - 2013
【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)