R-12
2016

Bi-Te系熱電材料における基底状態の構造探索と電気特性

第一原理計算を用いて熱電材料であるBi-Te系固溶体の構造を明らかにし、電気特性を評価

熱電材料として活用されているBi₂Te₃は不定比組成をとることが知られている。状態図では複数の規則相の存在が報告されているが、その構造および電気特性は不明である

第一原理計算とクラスター展開法により固溶状態の探索を行う。得られた安定構造および準安定構造のバンドギャップを系統的に計算することで、電気特性への影響を調べる

(1)	BiTeおよびBi₂Te₃以外にBi₄Teという基底構造、Bi₇Te₈、Bi₅Te₇などの準安定構造が見つかった
(2)	バンド計算の結果、BiTeおよび Bi₂Te₃以外の構造ではバンドギャップのない金属的なバンド構造が見られた
(3)	準安定構造のXRDシミュレーション結果はBi₂Te₃のXRDパターンと類似しており、副生成物が微量の場合XRDによる定量は困難
→	半導体としての性能を得るためには厳密な化学量論組成での合成が必要

・手法：　第一原理PAW法（VASPコード）

クラスター展開法により得られた
約16万構造の形成エネルギー

Bi₂Te₃および準安定構造Bi₄Te₅のバンド構造

固溶状態の探索およびバンドギャップ
などの電子特性の評価

新規機能性固溶体材料の開発