北陸先端科学技術大学院大学 [JAIST] - 研究者総覧
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小矢野 幹夫 (コヤノ ミキオ) 教授
マテリアルサイエンス系、環境・エネルギー領域

■学位

広島大学理学士 (1984),広島大学理学修士 (1986),広島大学理学博士(1990)

■職歴

1987年4月 広島大学 理学部物性学科 助手1994年4月 北陸先端科学技術大学院大学 材料科学研究科 助教授2006年4月 同   マテリアルサイエンス研究科 准教授2011年4月 同 グリーンデバイス研究センター 准教授(兼務)

■専門分野

固体物性,熱電材料と熱電変換技術,低次元物質および化合物半導体の電子物性

■研究テーマのキーワード

物理,実験,固体物性,熱電変換,低次元伝導体,インターカレーション,ナノ,磁性,複合材料

■研究課題

熱電変換の物理と応用に関する研究(1)
 ゼーベック効果やペルチェ効果などを利用した『熱電変換技術』を使うと,熱エネルギーと電気エネルギーの相互変換が出来るため,廃熱から直接発電を行う『熱電発電』が可能となります.私たちの研究室では,「はかる」「つくる」「さがす」という3本の柱で熱電変換に関する研究を行っています.【はかる】 微小スケールの熱電性能の測定 「はかる」とは熱電材料の特性をはかるための評価手法の開発という意味です.近年,微細な構造を持った新規熱電素子が開発されていますが,システム自体が小さく測定が難しいため,新しい評価手法の開発が望まれています. 私たちの研究室では,3ω法(スリーオメガ法)と呼ばれる熱伝導率測定法を改良して,Bi-Te系熱電ナノ粒子凝集体の熱伝導率を測定することに成功しました.さらにこの3ω法を改良することにより,遷移金属トリカルコゲナイドナノワイヤーの熱伝導率測定にもチャレンジしています.またポイントコンタクト型局所熱電性能測定法も開発しており,将来的にはグラフェンやポストグラフェンなど先端材料のフォノン物性を解明することを目指しています.
熱電変換の物理と応用に関する研究(2)
【つくる】 インクジェット技術を用いた新規熱電モジュールの開発 実際に熱電発電を行うためには,Bi-Te系熱電素子を多数配列させた熱電モジュールを作製しなければなりません.われわれは,LCD用カラーフィルターの製造に利用されているインクジェット技術を熱電モジュール作製に応用するという,新たな製造プロセスの開発を行いました. インクジェット印刷を用いることにより,従来作製が難しかった微小サイズモジュールや,ポリイミドをはじめとするフレキシブルな基板を用いたモジュールの試作に成功しました.今後は,焼成後の素子の密度と粒子配向性の向といった課題を解決し,既存の分野およびエネルギーハーベスティングなど新しい分野への応用展開を図ることを予定しています.
熱電変換の物理と応用に関する研究(3)
【さがす】 新しい熱電変換材料の創製 現在実用化されている熱電材料(Bi-Te系材料)は,構成元素のTeが希少・高価であるという問題を抱えています.この問題を解決するため,私たちはTeの代替元素として硫黄(S)を用いた化合物,すなわち新しい硫化物熱電材料の開発を行っています. 最近,私たちはテトラヘドライトと呼ばれる熱電鉱物 Cu12Sb4S13が,実用化されている材料と比べても遜色ない性能を示すことを発見しました.この材料は母体のままでも良好な熱電性能を示しますが,さらに,CuサイトをNiで置換することにより熱電性能を約1.4倍向上させることに成功しました. これ以外にも,多様な硫化物の低次元伝導体や,熱電材料と磁性体のハイブリッド材料の合成・開発を行い,その基礎物性や熱電性能を調査しています.

■研究業績

◇著書

  • 小矢野幹夫,第2章 各種熱電変換・熱電発電材料及び素子の最新技術・開発事例, 第4節 硫化物系熱電変換材料の物性と素子化の課題,熱電変換材料 実用・活用を目指した設計と開発 〜材料技術/モジュール化/フレキシブル化/実用例〜,情報機構, 2014年12月, ISBN 978-4-86502-074-8
  • 梶川武信 監修 『熱電変換技術ハンドブック』第2章 第1節c テルル化合物,小矢野幹夫,NTS,2008,8

◇発表論文

  • Systematic study of electronic and magnetic properties for Cu12-x TM xSb4S13 (TM = Mn, Fe, Co, Ni, and Zn) tetrahedrite,K. Suekuni, Y. Tomizawa, T. Ozaki, and M. Koyano,J. Appl. Phys. 115, 143702 (5 pages),2014
  • Percolation Conduction in the Hybrid Thermoelectric Material Consisting of Bi0.88Sb0.12 and Barium Ferrite Particles,Do Van Lam, Tomoki Ariga, Kouhei Takahashi, Koichiro Suekuni, and Mikio Koyano,Journal of Electronic Materials,42,2350-2355,2013/2/19
  • High-performance thermoelectric mineral Cu12-xNixSb4S13 tetrahedrite,K. Suekuni, K. Tsuruta, M. Kunii, H. Nishiate, E. Nishibori, S. Maki, M. Ohta, A. Yamamoto, and M. Koyano,Journal of Applied Physics,113,043712,2013/1/28

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◇講演発表

  • インクジェット技術を用いたマイクロ熱電モジュールの開発,小矢野幹夫,第4回マイクロ・ナノ工学シンポジウム[マイクロ・ナノと熱電変換],北九州国際会議場・西日本総合展示場(北九州市),2012年10月22-24日
  • マクロに見た熱電材 ミクロに見る熱電変換,小矢野 幹夫,宮田 全展,Pham Xuan Thi,第77回応用物理学会秋季学術講演会(2016年9月16日,朱鷺メッセ,新潟コンベンションセンター),[分科企画シンポジウム (9.4熱電変換,16.2エネルギーハベスティング,合同 Mフォノンエジニアリグ「熱電変換の現在と未来:ZTはどこまで上がるのか?」].
  • Thermal conductivity in quasi-one-dimensional transition-metal trichalcogenides,Mikio Koyano, Hayato Kamei, and Shunsuke Nishino,The 3rdd International Conference on Thermoelectrics, (July 6-14, 2014, NASHVILLE, TN, USA),NASHVILLE, TN, USA

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■担当講義

応用物性数学特論

■学外活動

◇所属学会

  • 日本熱電学会,正会員(総務理事:2010年12月9日〜2014年6月, 広報委員長:2014年6月〜, 役員選挙管理委員長2012年および2014年, 法人設立理事),2006-
  • 応用物理学会,正会員(プログラム編集委員:2009年〜2011年),1994-
  • 日本物理学会,正会員,1984-

◇国際会議主催状況

  • International Conference on Organic and Hybrid Thermoelectrics, ICOT2016(有機複合熱電変換に関する国際会議、ICOT2016),戸嶋直樹 山口東京理科大学 名誉教授,2016年1月19日, 20日,開催場所:京都テルサICOT2016組織委員