84
85
Figure 82
にστ
el-1のS
の依存性を示す.στel-1はS
の小さい原点付近では大きな値を取り,Sの 増大に伴い減少する.これはキャリア密度の減少に伴いστ
el-1が減少し,Sが増大するという自由 電子モデルと定性的に一致する.Fig. 82 στ
el-1のS
の依存性Figure 83
に
elτ
el-1のS
の依存性を示す.Sの絶対値の増大に伴い
elτ
el-1は減少する.Fig. 83
elτ
el-1のS
の依存性-2000 -1000 0 1000 2000
10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 10 19 10 20 10 21
p type
el -1 / -1 m -1 s -1
S / VK -1
T = 673 K GGA + SOC n type
S - el -1
-2000 -1000 0 1000 2000
10 5 10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
S / VK -1
n type p type
T = 673 K GGA + SOC
S - el el -1
86
Figure 84
にZ
elT
のS
依存性を示す.Sの絶対値の増大に伴いZ
elT
は増大する.分布が明らかに偏っており,1000 μVK-1程度まで
Z
elT
が増大しそれ以上で飽和し始める群,200 μVK-1程度 で飽和し始める群の二つが見られる.Fig. 84 Z
elT
のS
依存性Figure 85
にB factor
のS
依存性を示す.B factorはS
が小さいほど大きい.およそ±200 μVK-1程度までは
B factor
はそれほど変化しないが,絶対値がそれ以上大きくなると急激 に減少する.Fig. 85 B factor
のS
依存性-2000 -1000 0 1000 2000
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102
Z
elT
S / VK
-1T
= 673 K GGA + SOCp type n type
S - Z
elT
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 10-8
10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102
Z
elT
S / VK
-1T
= 673 K GGA + SOCp type n type
S - Z
elT Zoom up
-2000 -1000 0 1000 2000
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101
lat = 1 Wm-1K-1
el = 5×10-15 sec.
B factor
S / VK
-1T
= 673 K GGA + SOCp type
S - B factor
n type
-600 -400 -200 0 200 400 600 10-5
10-4 10-3 10-2 10-1 100 101
lat = 1 Wm-1K-1
el = 5×10-15 sec.
B factor
S / VK
-1T
= 673 K GGA + SOC p typeS
- B factor n typeZoom up
87
Figure 86
にローレンツ数L
のS
の依存性を示す.両者には相関がみられ,Lが2.45×10
-8V
2K
-2付近では
S
はほとんどの場合は±200 μVK-1である.Sの増大に伴いL
は増大し,Sの絶対値が200 μVK
-1以上の領域ではL
は10
-7-10
-6V
2K
-2オーダーとなるものが多い.Fig. 86 L
のS
依存性Figure 87
に単位胞あたりの原子数n
atomに対するS
の依存性を示す.両者に明らかな相関は見られない.Sの絶対値が
1000 μVK
-1を超えるものはほとんどがn
atom< 15
の系であった.Fig. 87
単位胞あたりの原子数n
atomに対するS
の依存性-2000 -1000 0 1000 2000
1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5
L / V 2 K -2
S / VK -1
L
0= 2.45×10
-8T = 673 K GGA + SOC
S - L
n type p type
-2000 0 -1000 0 1000 2000 5
10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
n at om
S / VK -1
p type n type
S - n atom T = 673 K
GGA + SOC
88
Figure 88
に単位胞の体積V
p.c.に対するS
の依存性を示す.両者に明らかな相関は見られなかった.Sの絶対値が
1000 μVK
-1を超える系のほとんどがV
p.c< 3000 bohr
3であった.Fig. 88
単位胞の体積V
p.c.に対するS
の依存性Figure 89
原子一個当たりが占める体積V
p.c.n
atom-1のS
の依存性を示す.両者に明らかな相関は見られなかった.
Fig. 89
原子一個当たりが占める体積V
p.c.n
atom-1のS
の依存性-2000 0 -1000 0 1000 2000 2000
4000 6000 8000 10000 12000
V p.c. / Bohr 3
S / VK -1
S - V p.c. T = 673 K
GGA + SOC p type n type
-2000 0 -1000 0 1000 2000 50
100 150 200 250
V p.c. n at om -1
S / VK -1
T = 673 K GGA + SOC
p type n type
S - V p.c. n atom -1
89
Figure 90
にスピン磁気モーメントM
に対するS
の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられ,Mが大きい系は
S
が小さいものが多かった.Sはアップスピンバンドとダウンスピンバンドの 重み付き平均で効いてくるので,スピン分極の大きい系はDOS
の分散が大きくS
が小さくなると 考えられる.Fig. 90
スピン磁気モーメントM
に対するS
の依存性Figure 91
にZT
のS
依存性について示す両者には明らかな相関がみられた.ZTはS
の絶対値の増大に伴い増大し,およそ
140 – 170 μVK
-1程度でピークを持つ.これはZT
が最大となるS
が
140 – 170 μVK
-1程度であることを示しており,材料設計の一つの指針となりうると考えられる.Fig. 91 ZT
のS
依存性-2000 -1000 0 1000 2000
0 2 4 6 8 10
M /
BS / VK
-1p type T = 673 K GGA + SOC
S - M
n type
-200 -150 -100 -50 0 50 100 150 200 0
2 4 6 8 10
M /
BS / VK
-1p type T = 673 K GGA + SOC
S - M
n type Zoom up
-2000 -1000 0 1000 2000
10-9 10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1
lat = 1 Wm-1K-1
el = 5×10-15 sec.
ZT
S / VK
-1p type n type
S - ZT
T = 673 K GGA + SOC Zoom up
-300 -200 -100 0 100 200 300 10-9
10-8 10-7 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1
lat = 1 Wm-1K-1
el = 5×10-15 sec.
ZT
S / VK
-1p type n type
S - ZT
T = 673 K GGA + SOC Zoom up
90
Figure 92
に出力因子PF
のστ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられ,στel-1の増大に伴い
PF
は増大する.Fig. 92 PF
のστ
el-1の依存性10
1010
1110
1210
1310
1410
1510
1610
1710
1810
1910
2010
2110
2210
-1210
-1110
-1010
-910
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-210
-1PF / WK -2 m -1
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - PF
91
Figure 93
にZ
elT
のστ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.στel-1の10
11-10
13Ω
-1m
-1s
-1のオーダーではZ
elT
が10
を超えるような系がいくつか見られた.στel-1が増大するに したがってZ
elT
は減少しστ
el-1 = 1013-10
20Ω
-1m
-1s
-1の領域では最高でもZ
elT = 1
程度となった.多くの材料が
στ
el-1 = 1018-10
21Ω
-1m
-1s
-1のオーダーである.Fig. 93 Z
elT
のστ
el-1の依存性10
1010
1110
1210
1310
1410
1510
1610
1710
1810
1910
2010
2110
2210
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-210
-110
110
210
31
Z el T
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - Z el T
92
Figure 94
にB factor
のστ
el-1の依存性を示す.両者にはヴィーデマン・フランツ則を介して相関がもともとあるのである程度傾向が出るのは当たり前であるが,傾向から外れているものはヴィー デマン・フランツ則から外れた系である.ヴィーデマン・フランツ則から外れると,B factor が小さく なる傾向がある.
Fig. 94 B factor
のστ
el-1の依存性10
1010
1110
1210
1310
1410
1510
1610
1710
1810
1910
2010
2110
2210
-910
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-210
-110
010
1B factor
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - B factor
93
Figure 95
にn
atomのστ
el-1の依存性を示す.両者には明らかに相関があり,n
atomが大きいもの はστ
el-1は小さく,natomの増大に伴いστ
el-1も増大する.Fig. 95 n
atomのστ
el-1の依存性Figure 96
にV
p.c.のστ
el-1の依存性を示す.両者には明らかに相関がみられる.Vp.c.が大きいも のはστ
el-1が小さく,Vp.c.の減少に伴いστ
el-1が増大する傾向を示した.Fig. 96 V
p.c.のστ
el-1の依存性0 1x10 20 2x10 20 3x10 20 4x10 20 5x10 20 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
n at om
el -1 / -1 m -1 s -1
el -1 - n atom
T = 673 K GGA + SOC
0 1x10 20 2x10 20 3x10 20 4x10 20 5x10 20 0
2000 4000 6000 8000 10000 12000
V p.c. / Bohr 3
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - V p.c.
94
Figure 97
に原子1
個当たりが占める体積V
p.c.n
atom-1に対するστ
el-1の依存性を示す.両者には 明らかに相関があり,Vp.c.n
atom-1 = 150 bohr3atom
-1 程度がστ
el-1最もが大きくなる傾向を示した.Fig. 97
原子1
個当たりが占める体積V
p.c.n
atom-1に対するστ
el-1の依存性0 1x10 20 2x10 20 3x10 20 4x10 20 5x10 20 0
50 100 150 200 250
V p.c. n at om -1 / bohr 3 atom -1
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - V p.c. n atom -1
95
Figure 98
にPF
の
elτ
el-1依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.
elτ
el-1の増大に伴 いPF
は増大し,およそ
elτ
el-1= 3×10
14,5×1015WK
-1m
-1付近にピークを持つ.Fig. 98 PF
の
elτ
el-1依存性Figure 99
にZT
のστ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.στel-1の増大に伴い
ZT
は増大し,στel-1~ 2×10
19Ω
-1m
-1s
-1 でピークを持つ.Fig. 99 ZT
のστ
el-1の依存性10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 -12
10 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1
T = 673 K GGA + SOC
el el -1 - PF
PF / WK -2 m -1
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 17 10 18 10 19 10 20 10 21 10 -9
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1
ZT
el -1 / -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el -1 - ZT
96
Figure 100
にZ
elT
の
elτ
el-1の依存性を示す.ZelT
は
elτ
el-1の低いところでは100
を超える大き な値を示すが,
elτ
el-1の増大に伴い減少し,
elτ
el-1 ≧ 1010WK
-1m
-1ではZ
elT
の最高値は1
程度 となる.
elτ
el-1 ≧ 3×1014WK
-1m
-1 ではZ
elT
はさらに減少する.Fig. 100 Z
elT
の
elτ
el-1の依存性Figure 101
にn
atomの
elτ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.natomの大きな ところでは
elτ
el-1は小さく,natomが大きくなるにつれて
elτ
el-1が増大する傾向を示した.Fig. 101 n
atomの
elτ
el-1の依存性10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 -8
10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 2 10 3
Z el T
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el el -1 - Z el T
2.0x10 15 4.0x10 15 6.0x10 15 8.0x10 15 0 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
n at om
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
el el -1 - n atom
T = 673 K
GGA + SOC
97
Figure 102
にV
p.c.の
elτ
el-1の依存性を示す.両者には相関がみられた.
elτ
el-1 = 109WK
-1m
-1
s
-1からV
p.c.は増大し,およそ
elτ
el-1 = 1012WK
-1m
-1s
-1付近でピークを持つ傾向を示した.Fig. 102 V
p.c.の
elτ
el-1の依存性Figure 103
にV
p.c.n
atom-1に対する
elτ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.V
p.c.n
atom-1= 150 bohr
3atom
-1で
elτ
el-1は最も大きくなる傾向を示した.Fig. 103 V
p.c.n
atom-1に対する
elτ
el-1の依存性10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 0
2000 4000 6000 8000 10000 12000
V p.c. / Bohr 3
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
el el -1 - V p.c.
T = 673 K GGA + SOC
2.0x10 15 4.0x10 15 6.0x10 15 8.0x10 15 0 0
50 100 150 200 250
V p.c. n at om -1 / bohr 3 atom -1
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el el -1 - V p.c. n atom -1
98
Figure 104
にスピン磁気モーメントM
に対する
elτ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関は見られなかった.
Fig. 104
スピン磁気モーメントM
に対する
elτ
el-1の依存性10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 -10
10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 1 10 2 1
M / B
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
T = 673 K GGA + SOC
el el -1 - M
99
Figure 105
にZT
の
elτ
el-1の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.
elτ
el-1 = 106-10
9WK
-1m
-1s
-1の領域ではあまり傾向が見られないが,
elτ
el-1 ≧ 109WK
-1m
-1s
-1の領域では
elτ
el -1の増大に伴いZT
は増大し,およそ
elτ
el-1 = 3×1014WK
-1m
-1s
-1でピークを持つ傾向を示した.
elτ
el-1がそれ以上になるとZT
は
elτ
el-1の増大に伴い減少する傾向を示した.Fig. 105 ZT
の
elτ
el-1の依存性10 6 10 7 10 8 10 9 10 10 10 11 10 12 10 13 10 14 10 15 10 16 10 -9
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 1 1
ZT
el el -1 / WK -1 m -1 s -1
el el -1 - ZT
T = 673 K
GGA + SOC
100
Figure 106
にローレンツ数L
のPF
依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.PFの増大に伴い
L
は減少し,PFが最も大きくなる領域ではL~L
0となる傾向を示した.これは高いPF
を 得る指針としてL~L
0であることが条件であることを示しており,材料の設計指針となりうる.Fig. 106
ローレンツ数L
のPF
依存性10
-1210
-1110
-1010
-910
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-210 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5
el= 5×10
-15sec.
T = 673 K GGA + SOC
PF - L
L / V 2 K -2
PF / WK -2 m -1
L0 = 2.45×10-8 V2K-2
101
Figure 107
に B factorのPF
依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.PFの増大に伴い
B factor
は1
に漸近する傾向を示した.これは1
に近いB factor
を得るためにはPF
が高い必要があることを示しており,材料設計の指針として有用であると考えられる.
Fig. 107 B factor
のPF
依存性10
-1210
-1110
-1010
-910
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-210
-110 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 1 1
B factor
PF / WK -2 m -1
B factor - PF
el= 5×10
-15sec.
T = 673 K
GGA + SOC
102
Figure 108
にn
atomに対するPF
の依存性を示す.両者には相関がみられた.PFの低い領域では比較的
n
atomは様々な値を取るが,PFの増大に伴いn
atomは減少する傾向を示した.Fig. 108 n
atomに対するPF
の依存性Figure 109
にV
p.c.のPF
依存性を示す.両者には相関がみられた.PF = 10-9WK
-1m
-1 程度か らPF
の増大に伴いV
p.c.は増大し,10-6WK
-1m
-1 程度でピークを持つ傾向を示した.Fig. 109 V
p.c.のPF
依存性0.002 0.004 0.006 0.008 0.010 0 0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
el= 5×10
-15sec.
PF / WK -2 m -1 n at om
n atom - PF
T = 673 K GGA + SOC
10 0 -11 10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 2000
4000 6000 8000 10000 12000
el= 5×10
-15sec.
V p.c. / Bohr 3
PF / WK -2 m -1
V p.c. - PF
T = 673 K
GGA + SOC
103
Figure 110
にV
p.c.n
atom-1に対するPF
依存性を示す.両者にはあまり相関がみられなかった.PF
の増大に伴いわずかにV
p.c.n
atom-1の平均が減少傾向にあるように見える.Fig. 110 V
p.c.n
atom-1に対するPF
依存性Figure 111
にスピン磁気モーメントM
に対するPF
の依存性を示す.両者に明らかな相関は見られないが,Mが小さい方が
PF
は高くなる傾向が見られた.Fig. 111
スピン磁気モーメントM
に対するPF
の依存性10
-1210
-1110
-1010
-910
-810
-710
-610
-510
-410
-310
-250 100 150 200 250
V p.c. n at om -1 / bohr 3 atom -1
el= 5×10
-15sec.
PF / WK -2 m -1
T = 673 K GGA + SOC
V p.c. n atom -1 - PF
10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -11
10 -10 10 -9 10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 1 1
M / B
el= 5×10
-15
sec.
PF / WK -2 m -1
T = 673 K GGA + SOC
M - PF
104
Figure 112
にB factor
に対するZ
elT
の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.ZelT
が
1
以下の場合は B factorの最大値はほぼ1
であるが,ZelT
が1
より大きくなるとB factor
は著 しい現象を示した.これは,単純にZ
elT
が高いだけでは高いZT
は得られないことを示しおり,材 料設計の指針となると考えられる.Fig. 112 B factor
に対するZ
elT
の依存性10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 1 10 2 10 3 10 -9
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 10 1 1
B factor
Z el T
T = 673 K GGA + SOC
B factor - Z el T
105
Figure 113
にL
に対するZ
elT
の依存性を示す.両者には明らかな相関がみられた.ZelT
が1
以下の領域では
L
は10
-8 ~ 10-6オーダーの幅広い領域の値を取るが,それ以上になるとL
の取り うる幅は減少し,ZelT
が最も高くなる領域ではL~L
0に近い値を取る傾向を示した.Fig. 113 L
に対するZ
elT
の依存性Figure 114
にn
atomに対するZ
elT
の依存性を示す.両者には相関のようなものが見られた.natomの小さな領域では
Z
elT
は様々な値を取るが,natomの増大に伴いZ
elT
の振れ幅は減少する.Fig. 114 n
atomに対するZ
elT
の依存性10 -8 10 -7 10 -6 10 -5 10 -4 10 -3 10 -2 10 -1 1 10 1 10 2 10 3 10 -9
10 -8 10 -7 10 -6 10 -5
L / V 2 K -2
Z el T
L - Z el T
T = 673 K
GGA + SOC L
0