金属・半金属・人工格子の電気的・熱電的性質の探究と多層膜高感度熱電センサーの開発

Research Project

Project/Area Number	04224219
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
Allocation Type	Single-year Grants
Research Institution	Iwaki Meisei University
Principal Investigator	田沼靜一いわき明星大学, 理工学部, 教授 (70013448)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	渡辺伝次郎いわき明星大学, 理工学部, 教授 (50004239) 吉田育之いわき明星大学, 理工学部, 教授 (30200976)
Project Period (FY)	1991 – 1992
Project Status	Completed (Fiscal Year 1992)
Budget Amount *help	¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000) Fiscal Year 1992: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Keywords	超格子膜 / 金属人工格子 / Eu-Sr系膜 / Bi-Sb系膜 / 薄膜磁性 / 熱電センサー / 分子線エピタキシー
Research Abstract	本年度目的の1つは分子線エピタキシャル成膜装置を用い、ユーロピウム(Eu)-ストロンチウム(Sr)の超格子膜のエピタキシャルと磁性を開明し、ネオジウム(Na)-セリウム(Ce)膜の研究を拡張することである。この目的に添い、Eu-Srエピタキシャルの種々Eu厚の膜を育成できた。特筆すべきはSrのfcc構造にエピタキシャルに、バルクには現れないEuのfcc構造が出現したことである。磁性は東大理のSQUIDを用いて高感度に磁化を2〜300Kの間で測定した。バルクEuが91K以下でスクリュウ反強磁性として知られているのに対し、Euの1周期内の厚さdEuが2.5nm以下である場合(DSrは1nm)はキューリーワイス常磁性でワイス温度が一数Kの反強磁性短距離秩序をもつ膜であるのと、dEuが5nm以上の膜では150K以下で強磁性をもつことが発見され、磁性の多彩な超格子系であることが分った。Tb-Ce膜については準備的膜生成を行うに止った。本年度の第2の目的は半金属等超格子膜の大きい熱電能を開発し、とくに、熱電圧は直列に、温度差の設定は並列に、金属膜間に絶縁膜を入れる構造で大きい熱電感度をもつセンサーを開発することである。Bi-SbやPd-Auでこのような多層膜をスパッタリング法でつくったが、発生した超電力は小さいものであった。微分方程式を解くことにより、絶縁膜の抵抗率が10^<16>Ωcmていど以上に大きくないと、ショートが起きて熱電能を降下させてしまうことが分った。なをこれと別に、単結晶シリコン基板上にエピタキシャルに成長させたBi-Sb超格子膜は異常に大きい熱電能を示めすことが発見された。バルクBigo-SBzo合金の300Kでの-100μV/Kの熱電能に対し、Bi-Sb超格子膜の内(Bi2.6nm,Sb0.4nm)40層の膜は300Kで-300μV/Kとバルクの3倍の大さが見出された。