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公開番号2025063339
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2022035415
出願日2022-03-08
発明の名称n型半導体焼結体、電気・電子部材、熱電発電装置、及びn型半導体焼結体の製造方法
出願人日東電工株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 10/851 20230101AFI20250409BHJP()
要約【課題】優れた熱電特性を有する、高マンガンシリサイドを含むn型半導体材料を提供する。
【解決手段】第5族から第10族のMn以外の1種以上の元素で部分置換された高マンガンシリサイドを含む多結晶体を含み、電気伝導率が10,000S/m以上である、n型半導体焼結体。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
第５族から第１０族のＭｎ以外の１種以上の元素で部分置換された高マンガンシリサイドを含む多結晶体を含み、
電気伝導率が１０，０００Ｓ／ｍ以上である、ｎ型半導体焼結体。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択される１つ以上のドーパントを含有する、請求項１に記載のｎ型半導体焼結体。
【請求項３】
式（Ｍｎ
（１－ｘ）
Ａ
ｘ
）（Ｓｉ
（１－ｙ）
Ｂ
ｙ
）
γ
〔式中、Ａは、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｃｏ、Ｒｈ、及びＩｒからなる群から選択される１種以上の元素であり、Ｂは、Ｇｅ及びＳｎからなる群から選択される１種以上の元素であり、０＜ｘ≦０．４２、０≦ｙ＜２０、１．６＜γ＜２〕で表される多結晶体を含む、請求項１又は２に記載のｎ型半導体焼結体。
【請求項４】
前記式中、ＡがＦｅである、請求項３に記載のｎ型半導体焼結体。
【請求項５】
前記式中、ｙ＝０である、請求項３又は４に記載のｎ型半導体焼結体。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のｎ型半導体焼結体を含む、電気・電子部材。
【請求項７】
請求項１から５のいずれか一項に記載のｎ型半導体焼結体をｎ型熱電素子として備え、
置換された又は置換されていない高マンガンシリサイドを含む多結晶体を含むｐ型半導体焼結体をｐ型熱電素子として備えた、熱電発電装置。
【請求項８】
第５族から第１０族のＭｎ以外の１種以上の元素で部分置換された高マンガンシリサイドを含む粒子を準備する粒子準備ステップと、
前記粒子の表面に、ドーパントを含む被膜を形成する被膜形成ステップと、
前記被膜が表面に形成された粒子を焼結して、ｎ型半導体焼結体を得る焼結ステップと
を含む、ｎ型半導体焼結体の製造方法。
【請求項９】
前記ドーパントが、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群から選択される１つ以上を含む、請求項８に記載のｎ型半導体焼結体の製造方法。
【請求項１０】
第５族から第１０族のＭｎ以外の１種以上の元素が、Ｆｅである、請求項８又は９に記載のｎ型半導体焼結体の製造方法。
（【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、ｎ型半導体焼結体、電気・電子部材、熱電発電装置、及びｎ型半導体焼結体の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体には、温度差当たりの起電力（ゼーベック係数）が大きいものが知られており、そのような半導体は、熱電発電のための熱電材料として有用であることが知られている。中でも、近年、毒性が低いこと、低コストで入手可能であること、電気的特性の制御が容易であること等から、シリコン系合金材料に注目が集まっている。
【０００３】
熱電材料が高い熱電性能を有するためには、材料の電気伝導特率を高く、また熱伝導特率を低くすることが求められる。単体シリコンはゼーベック係数が大きく電気伝導率が高いが、熱伝導率が高いために熱電性能が低いことが多い。そのため、シリコンの様々な改良が行われており、シリコンに別の元素を添加してなるシリコン合金の利用も検討されている。そのようなシリコン合金の中で、高マンガンシリサイド（ＨｉｇｈｅｒＭａｎｇａｎｅｓｅＳｉｌｉｃｉｄｅｓ（ＨＭＳ））は、比較的高い発電性能が得られ、また毒性も低く安価であるため、実用化が期待されている。（例えば、特許文献１、非特許文献１）
【０００４】
高マンガンシリサイドは、ｐ型半導体として機能するものが殆どである。高マンガンシリサイド中のマンガンを部分置換することによりｎ型化する試みも行われており、ｎ型化は可能である。しかしながら、置換のために添加される元素の、高マンガンシリサイドに対する固溶量が小さいために、充分な電気伝導率を得ることができず、ｎ型半導体としては熱電特性が劣るものしか得られなかった（例えば、非特許文献３）。そのため、ｐ型半導体発電材とｎ型半導体発電材とを組み合わせて発電装置（発電モジュール）を構成する際、ｐ型高マンガンシリサイドに組み合わせる相手として、異種のｎ型発電材（基材の種類がｐ型発電材の基材と異なるｎ型発電材）、例えばマグネシウムシリサイド等の合金を用いる試みが行われている（例えば、非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第４８４９９７０号公報
【非特許文献】
【０００６】
Ｍｉｙａｚａｋｉ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２０２０，５９，ＳＦ０８０２．
Ａｏｙａｍａｅｔａｌ，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２００５，４４，ｐｐ．４２７５－４２８１．
Ｍｉｙａｚａｋｉｅｔａｌ，２０１１，Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５０，０３５８０４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献２に記載されているような、マンガン系とマグネシウム系の組み合わせによって、ｐ型半導体発電材及びｎ型半導体発電材からなる発電対を構成した場合には、両者の熱膨張率が異なることに起因した信頼性低下の問題がある。よって、より高い熱電特性を有する、ｎ型化された高マンガンシリサイドを含む材料が求められている。
【０００８】
上記の点に鑑みて、優れた熱電特性を有する、高マンガンシリサイドを含むｎ型半導体材料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態は、第５族から第１０族のＭｎ以外の１種以上の元素で部分置換された高マンガンシリサイドを含む多結晶体を含み、電気伝導率が１０，０００Ｓ／ｍ以上である、ｎ型半導体焼結体である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一形態によれば、優れた熱電特性を有する、高マンガンシリサイドを含むｎ型半導体材料を提供することができる
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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