(Sr1-xEux)TiO3焼結体の高温キャリア生成挙動と熱電特性

抄録

我々はNbドープ SrTiO₃が有望なｎ型酸化物熱電材料（ZT = 0.37 @1000K）になることをすでに報告した。本研究では、Sr²⁺とイオン半径がほぼ等しく、温度変化によりEu²⁺ ⇔ Eu³⁺の酸化還元が起こるEu²⁺置換効果を調べるため、Sr²⁺サイトをEu²⁺で置換した(Sr_1-xEu_x)TiO₃焼結体を作製し、そのキャリア濃度n_eの温度依存性を調べた結果、熱活性化型の挙動（Ea ~ 1 eV）を示し、室温近傍ではn_e ~ 10¹⁶ cm^-3であったが、1000Kでは10²¹ cm^-3に達した。Euイオンは“carrier generator”としてのみ機能し、キャリア電子及び熱輸送特性には影響を及ぼさず、熱電変換性能指数は~1000KでZT~0.15となり、SrTiO3:Nb3%(キャリア濃度, n = 5.0x1020cm-3) を少し超える程度の性能であった。