シナジーセラミックの特許普及データシート 234

 

名称
 
放電プラズマ焼結法により製造した酸化物熱電素子
応用分野
適用分野
エネルギー変換材料 製品名称 熱電発電モジュール
部品名称 熱電発電素子
実施許諾の意思
 
希望売込先
ノウハウの提供の有無
サンプルの提供の
有無
従来技術との比較 p-n接合型の酸化物熱電素子を作製する新しい技術として、従来それぞれ個別に焼成等により作製していた接合素子を、放電プラズマ焼結法により一段階で焼結・接合を同時に行いプロセスの簡易化を行った。
開発レベル ・要素試験(効果確認) ・試作  ・実証試験  ・商用デモ
有望応用先 と商用化までの 開発項目
材料・材質
主に発電特性としてp型(例えば酸化コバルト)およびn型(例えば酸化亜鉛)の2種類の導電性酸化物材料からなるp-n接合材料

発明の概要・技術内容

2種類以上の酸化物半導体をそれぞれの原料粉体を2層以上に積層して、加圧下、真空中での放電プラズマにより直接、低温および短時間で、一段階プロセスによりp型およびn型の酸化物半導体が接合した酸化物熱電素子を製造する方法により、p型半導体特性を有するアルカリ金属および遷移金属を含む導電性金属酸化物化合物等(例えば、NaCo2O4またはNa,Li固溶型正方晶酸化ニッケル)とn型半導体特性を有するウルツ鉱型構造の酸化亜鉛等の導電性酸化物が微粒子として接合した多結晶体の酸化物半導体素子が容易に製造できた。さらに、製造温度および時間は通常の常圧焼結やホットプレス焼結に比べ小さくすることができた。また、生成するそれぞれの多結晶バルク体は数マイクロメータの微細な粒子からなる組織を形成し、電気的な導電性も常圧焼結法に比べ向上した。

定量的メリット・効果

900℃、3分の放電プラズマ焼結法により製造した代表的なアルミ固溶酸化亜鉛-コバルト酸ナトリウム酸化物半導体素子では、電気抵抗は常圧焼結により製造したものに比べて低下した。また、それぞれの酸化物半導体の熱起電力は200オV/Kほどと高い値であった。さらに試作したアルミ固溶酸化亜鉛-コバルト酸ナトリウム酸化物π型素子では、出力抵抗1〜10Kohmで、800℃(温度差約400℃)において約83mVの起電力を示した。p型およびn型の酸化物半導体粒子を交互に積み重ね、加圧下900℃付近で3〜5分間、放電プラズマ焼結を行うことにより、焼結と異種組成の酸化物の接合が容易にできることが分かった。また試料量の調製と積層数により数種の酸化物半導体粒子が多層に接合する材料の製造も簡単におこなえる。
セールスポイント

p-n接合型酸化物多結晶素子の新規合成法として、出発原料を多層化し、焼成と接合を行うことにより一段階のプロセスで熱電素子を製造することができる。
その他の効果及び波及分野

電気特性の異なる異種セラミックス焼結体の接合や接合法として応用展開が可能であり、太陽電池、エレクトロルミネッセンス素子、熱電等のエネルギー変換素子等のを利用するモジュールやセンシングデバイス開発等への波及も考えられる。
出願番号
公開番号
特願2000-310272     出願日平成12年10月11日
特開2002-118300     公開日平成14年 4月19日
公告番号
登録番号
外国出願
 
出願人
 
1.独立行政法人産業技術総合研究所
2.ファインセラミックス技術研究組合
3.
発明者
1.藤代芳伸     
2.淡野正信     
3.宮田素之     

4.前田邦裕
5.
6.

技術の問い合わせ先 技術の問い合わせ先 氏名:藤代芳伸 所属:独立行政法人産業技術総合研究所
TEL:52-736-7063,7064 FAX:052-736-7403
E-mail:y-fujishiro@aist.go.jp
関連特許文献
 
備考
(専門用語の説明等)