小矢野 幹夫 (KOYANO, Mikio)教授
融合科学系, 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)2016年4月 同 先端科学技術研究科 准教授,マテリアルサイエンス研究科 准教授(兼務)2016年10月 同 先端科学技術研究科 教授,マテリアルサイエンス研究科 教授(兼務)
◆研究キーワード
複合材料, 磁性, ナノ, インターカレーション, 低次元伝導体, 熱電変換, 固体物性, 実験, 物理
◆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

◆発表論文
Transport properties of rocksalt-type cluster sulfides V4GeS8 and Mn substitution effect
Miyata Masanobu, Ozaki Taisuke, Koyano Mikio
JAPANESE JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, 58, 6, -, 2019
Thermoelectric Properties and Carrier Localization in Ultrathin Layer of Nb-Doped MoS2
Pham Xuan Thi, Masanobu Miyata, Huynh Van Ngoc, Pham Tien Lam, Nguyen Thanh Tung, Manoharan Muruganathan, Phan Trong Tue, Masashi Akabori, Dam Hieu Chi, Hiroshi Mizuta, Yuzuru Takamura, Mikio Koyano
Physica Status Solidi (B) Basic Research, 255, 9, -, 2018
High-Throughput Screening of Sulfide Thermoelectric Materials Using Electron Transport Calculations with OpenMX and BoltzTraP
Masanobu Miyata, Taisuke Ozaki, Tsunehiro Takeuchi, Shunsuke Nishino, Manabu Inukai, Mikio Koyano
Journal of Electronic Materials, 47, 6, 3254-3259, 2018
Thermoelectric Properties for a Suspended Microribbon of Quasi-One-Dimensional TiS3
Tasuku Sakuma, Shunsuke Nishino, Masanobu Miyata, Mikio Koyano
Journal of Electronic Materials, 47, 6, 3177-3183, 2018
Sustainable thermoelectric materials fabricated by using Cu2Sn1-xZnxS3 nanoparticles as building blocks
Wei Zhou, Chiko Shijimaya, Mari Takahashi, Masanobu Miyata, Derrick Mott, Mikio Koyano, Michihiro Ohta, Takeo Akatsuka, Hironobu Ono, Shinya Maenosono
Applied Physics Letters, 111, 26, 263105-263105, 2017
◆書籍
◆講演・口頭発表
構造安定性を考慮した第一原理計算による新規熱電材料の探索
第65回応用物理学会春期学術講演会(2018年3月17日,早稲田大学西早稲田キャンパス)[9.4 応用物性・熱電変換, 17p-F102-14], 2018
Contactless temperature measurement of atomic-layered MoS2 single crystal supported on silicon substrate
The 37th Annual International and 16th European Conference on thermoelectrics (Cane France, 1-5July2018) [Poster 2, P. 74]., 2018
Experimental and theoretical investigation of thermoelectric properties of sulfides with OpenMX and BoltzTraP
The 3rd OpenMX developer's meeting(2018年8月9日,東京大学物性研究所 柏の葉キャンパス), 2018
Development of Printing Thermoelectric Module and Quest of New Thermoelectric Materials for Energy and Environmental
JSAP-KPS K-J Joint Symposium (2017年10月26日,韓国 慶州市コンベンションセンター)[ [E] Pioneer: Energy harvesting tech.]., 2017
マクロに見た熱電材 ミクロに見る熱電変換
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?」]., 2016

■担当講義

Statistical Mechanics, Mathematics for Condensed Matter Science and Technology, Electronic Properties of Condensed Matter(E), Transdisciplinary Session I, Optical Properties of Solids (E), 量子現象特論 (E), M431 物性評価特論(計算・材料・物性), 応用機器分析特論, 固体物理特論第一, 量子力学特論, 材料合成概論(材料化学概論), 材料物理概論, 材料機能概論(情報処理入門), 統計力学特論, 応用物性数学特論, 電子機能特論(E), 異分野「超」体験セッションⅠ, 光物性特論(E)

■学外活動

◆所属学会
日本熱電学会, 応用物理学会, 日本物理学会
◆学術貢献活動
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 - 2016 , 開催場所:京都テルサICOT2016組織委員