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公開番号2025054928
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-08
出願番号2023164169
出願日2023-09-27
発明の名称熱電変換材料、熱電変換素子、体温計、及びセンサ
出願人日東電工株式会社
代理人弁理士法人青藍国際特許事務所,個人,個人
主分類H10N 15/00 20230101AFI20250401BHJP()
要約【課題】Feを含有しつつ、耐磁性を高める観点から有利な熱電変換材料を提供する。
【解決手段】熱電変換材料1は、Feと、第一金属元素と、第二金属元素とを含有する磁性合金を含んでいる。第一金属元素及び第二金属元素は、Fe以外の互いに異なる金属元素である。第二金属元素は、単体で体心立方格子の構造を有し、かつ、132ピコメートル以上の原子半径を有する金属元素である。熱電変換材料1は、異常ネルンスト効果を示す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
Ｆｅと、第一金属元素と、第二金属元素とを含有する磁性合金を含み、
前記第一金属元素及び前記第二金属元素は、Ｆｅ以外の互いに異なる金属元素であり、
前記第二金属元素は、単体で体心立方格子の構造を有し、かつ、１３２ピコメートル以上の原子半径を有する金属元素であり、
異常ネルンスト効果を示す、
熱電変換材料。
続きを表示（約 930 文字）【請求項２】
前記磁性合金における、Ｆｅの物質量基準の含有量ａ、前記第一金属元素の物質量基準の含有量ｂ、及び前記第二金属元素の物質量基準の含有量ｃは、０．１≦ｂ／（ａ＋ｂ）≦０．３３及び０．０１≦ｃ／（ａ＋ｂ＋ｃ）≦０．１の条件を満たす、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項３】
前記磁性合金は、Ｆｅ
a
Ｄ
b
Ｅ
c
の組成を有し、
前記組成において、Ｄは、前記第一金属元素であり、かつ、Ｅは、前記第二金属元素であり、
前記組成において、ａ、ｂ、及びｃは、ａ＞ｂ＞ｃ＞０の条件を満たす有理数である、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項４】
前記磁性合金は、体心立方格子の構造を有する、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項５】
前記第二金属元素は、Ｔａ、Ｎｂ、及びＷからなる群より選ばれる少なくとも１つである、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項６】
前記第一金属元素は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｉｎ、及びＳｎからなる群より選ばれる少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項７】
前記熱電変換材料は、２００ｎｍ以下の厚みを有する、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項８】
前記磁性合金は、多結晶である、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項９】
前記熱電変換材料は、膜をなしており、
前記膜の面内に沿った第一方向における前記膜の内部応力σ
x
と前記第一方向に垂直かつ前記膜の面内に沿った第二方向における前記膜の内部応力σ
y
との差｜σ
x
－σ
y
｜は５０
ＭＰａ以上である、
請求項１に記載の熱電変換材料。
【請求項１０】
請求項１～９のいずれか１項に記載の熱電変換材料を備えた、熱電変換素子。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電変換材料、熱電変換素子、体温計、及びセンサに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、異常ネルンスト効果を示す物質が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、異常ネルンスト効果を示す物質からなる熱電変換素子が記載されている。異常ネルンスト効果を示す物質として、第１物質、第２物質、第３物質、第４物質、及び第５物質が記載されている。第１物質は、組成式がＦｅ
3
Ｘで表され、Ｘが典型元素又は遷移元素であるストイキオメトリックな組成の物質である。第２物質は、第１物質からＦｅとＸとの組成比がずれたオフ・ストイキオメトリックな組成の物質である。第３物質は、第１物質のＦｅサイトの一部又は第２物質のＦｅサイトの一部をＸ以外の典型金属元素又は遷移元素で置換した物質である。第４物質は、組成式がＦｅ
3
Ｍ１
1-x
Ｍ２
x
（０＜ｘ＜１）で表され、Ｍ１及びＭ２が互いに異なる典型元素である物質である。第５物質は、第１物質のＦｅサイトの一部をＸ以外の遷移元素で置換し、Ｘのサイトの一部をＸ以外の典型金属元素で置換した物質である。特許文献１によれば、このような物質は安価であると説明されている。
【０００４】
特許文献１には、Ｙ
0.05
Ｆｅ
2.95
Ｇａの保磁力（約２０Ｏｅ）、Ｔｂ
0.05
Ｆｅ
2.95
Ｇａの保磁力（約４０Ｏｅ）、針状試料のＦｅ
3
Ｇａの保磁力（約１０Ｏｅ）、針状試料のＦｅ
3
Ｇａ
0.8
Ｂ
0.2
の保磁力（約３５Ｏｅ）、針状試料のＦｅ
2.9
Ｐｔ
0.1
Ｇａ
0.9
Ｇｅ
0.1
の保磁力（約８Ｏｅ）が記載されている。加えて、厚さ５０ｎｍのＦｅ
3
Ｇａの薄膜試料の保磁力が約４０Ｏｅであることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
国際公開第２０２０／２１８６１３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Internet of Things(IoT)社会及びデジタルトランスフォーメーション（ＤＸ）が進むなか、機械の発熱及び体調のモニタリング等の技術分野において、熱に関するモニタリングのニーズが高まっている。また、地球環境保護の観点から不要な熱発生を抑制してエネルギー利用効率を高めることは重要であり、電気自動車（ＥＶ）用のバッテリ、熱交換器、及びモーター等の様々な技術分野において運用最適化のための熱計測を担うシステムの高度化に期待が集まっている。
【０００７】
異常ネルンスト効果を示す熱電変換材料は、このような期待に応える技術として有望である。磁性材料の耐磁性を示す指標として保磁力が知られている。熱電変換材料を備えた熱電変換素子に熱電変換材料の保磁力を超えた外部磁場が印加されると、熱電変換素子における発電特性及び熱検知特性等の特性が低下する可能性がある。このため、例えば、熱電変換素子の特性が周囲の磁場の影響を受けにくくするために、熱電変換材料の保磁力を高めることが重要である。一方、特許文献１に記載の熱電変換素子において、異常ネルンスト効果を示す物質の保磁力は高いとは言い難く、特に、Ｆｅと、Ｆｅ以外の複数種類の金属元素と含む物質の保磁力は約４０Ｏｅに留まる。
【０００８】
このような事情に鑑み、本発明は、Ｆｅを含有しつつ、耐磁性を高める観点から有利な熱電変換材料を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、
Ｆｅと、第一金属元素と、第二金属元素とを含有する磁性合金を含み、
前記第一金属元素及び前記第二金属元素は、Ｆｅ以外の互いに異なる金属元素であり、
前記第二金属元素は、単体で体心立方格子の構造を有し、かつ、１３２ピコメートル以上の原子半径を有する金属元素であり、
異常ネルンスト効果を示す、
熱電変換材料を提供する。
【００１０】
また、本発明は、
上記の熱電変換素子を備えた、体温計を提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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