量子エネルギー材料の研究
van Der Pauw法は固体の電気抵抗率測定に用いられる手法であり、薄板状の試料の測定に用いられてきました。我々のグループでは、この方法を初めて液体金属に適用することに成功しました[1,2]。図１に、我々が測定のために作製した試料ホルダーを示します。液体金属は極めて反応性が高いため、この試料ホルダーは不活性な窒化ホウ素でできています。
これまでは、液体金属の電気抵抗率は主に４端子法で測定されてきました。この手法は、細長い形状の試料に対して４本の電極を用いて測定を行います。我々のグループでも、この手法を用いてSn-Bi合金[3]やAg-In合金[4]の電気抵抗率を明らかにしてきました。しかし、この手法は試料の形状が細長くなるので、合金の測定の際に組成が偏ってしまう可能性があり、また試料ホルダーが大きくなりがちです。一方、van Der Pauw法では薄い試料の４点に電極をつけて測定しますので、組成の偏りの問題は起きにくいと考えられます。また、我々が作製した試料ホルダーは1辺30mm以下程度の大きさですので、電気炉内に設置する際の自由度が高くなります。
図1 液体金属用の電気抵抗率測定用試料ホルダーの写真
図2 試料ホルダーの寸法
図3に、この方法を用いて測定した液相のSnの電気抵抗率を示します。 Snは融点が低く測定が容易であることから、多くの報告例があります。その報告例と我々の測定データは極めて良く一致していることが分かります。
図3 Sn液相の電気抵抗率の温度依存性
[1]Yifan Sun, Hiroaki Muta, Ken Kurosaki, Yuji Ohishi, Thermal and Electrical Conductivity of Liquid Al-Si Alloys, Int. J. Thermophys. 40 (2019) 31.
[2] Yifan Sun, Hiroaki Muta, Yuji Ohishi, "Thermophysical Properties of Liquid Al-Cu Alloys", Int. J. Thermpphys. 40 (2019) 85.
[3] 近藤俊樹、大石佑治、牟田浩明、黒﨑健、山中伸介、溶融Sn-Bi合金の熱伝導率・電気抵抗率, Netsu Bussei 31 (2017) 11.
[4]Toshiki Kondo, Yuji Ohishi, Hiroaki Muta, Ken Kurosaki, Shinsuke Yamanaka, Thermal conductivity and electrical resistivity of liquid Ag-In alloy, J. Nucl. Sci. Technol. 55 (2018) 568.