반도체 클레스레이트의 열전특성(Fascinating properties of clathrate type thermoelectric materials)

전문가 제언

□ 열전(熱電)발전은 반도체의 열기전력(熱起電力)효과에 의해서 열을 직접전기로 변환하는 발전방식이다. 일본에서 1년간에 소비되는 에너지의 총량은 석유환산으로 약 5억㎘라고 하는데, 그의 약 65%가 배열(排熱)로서 헛되이 방출되고 있다. 이 방출되는 배열을 회수하는 수단으로서의 열전발전은 대단히 유용하여 에너지와 환경문제에의 대책기술로서 그 가치가 다시 평가되고 있다. 실용화로 향한 재료의 변환효율의 향상이 가장 중요한 과제로 되어 있으며 혁신적 재료의 개발을 목표로 하여 세계적인 수준으로 연구가 활발히 진행되고 있다.

□ 나노기술의 발전에 의해서 지금까지 존재하지 않았던 우수한 특성과 신기능을 지닌 새로운 재료를 개발할 수 있을 것이다. 열전재료에 대해서도 비약적인 성능향상에 연결되는 가능성이 있다. 이 새로운 재료분야의 연구가 진전되어 가까운 장래에 꿈의 열전재료가 실현될 수 있을 것으로 기대된다.

□ 나노기술의 관점에서의 핵심은 클래스레이트 구조에 내재하는 나노공간을 제어하는 것이다. 즉 바구니상 결정구조의 공간에 충전된 게스트원자, 충전사이트, 충전량 등을 인자로 한 구조제어의 접근할 수 있다.

□ 열전재료로서 개발된 Ba8GaxGe46-x 클래스레이터는 종래재료의 Si1-xGex와 동등의 높은 열전성을 가지고 있고 고온역에서 유망한 재료인 것을 알 수 있다. 앞으로 물질인자의 제어와 캐리어농도의 최적화에 의해서 다시 열전성능의 향상이 기대된다.

□ 열전재료의 평가방법에 관하여 세부적으로 열거하였으며 실제로 본 연구에서는 새롭게 개발된 클래스레이터 화합물의 열전기적 성질을 열전도도, 캐리어(carrier) 이동도, 전기전도도, 제백계수, 및 열전성능지수로 나누어 평가하였다. 향후 새로운 열전재료의 개발과 평가에 도움이 되는 자료가 될 것이다.

저자

ANNO Hiroaki

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2004

권(호)

74(8)

잡지명

금속(A112)

과학기술
표준분류

재료

페이지

779~784

분석자

유*천

분석물

• 반도체 클레스레이트의 열전특성.pdf [179,687 byte]

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