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Development of film growth techniqes of group IV clathrates

Research Project

Project/Area Number 16K21072
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Electronic materials/Electric materials
Inorganic materials/Physical properties
Research InstitutionGifu University

Principal Investigator

Ohashi Fumitaka  岐阜大学, 工学部, 助教 (20613087)

Research Collaborator Kume Tetsuji  
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsクラスレート / 膜状合成 / シリコン / ゲルマニウム / 光透過スペクトル / 合成 / 薄膜 / 光透過測定 / Hall効果測定 / IV族 / 合成技術 / 結晶成長
Outline of Final Research Achievements

Type II clathrates based on group IV elements have atomic cage structures with the inclusion of metal atoms and have been arousing a great interest as new semiconductive materials. The materials have been synthesized as powdery structures, and therefore, it was difficult to conduct precise characterizations and fabrication of the devices. We carried out a controlled reaction between Na vapor and Si/Ge substrates to obtain the precursor film of the clathrates. In addition, subsequent annealing conditions for the formation of clathrate structures were also modified to control the growth of type I and type II structures. Si/Ge films were also used as starting materials to grow the clathrate films on sapphire substrates. The film growth techniques on transparent substrates enables precise characterizations as semiconductor films.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

IV族系半導体は毒性が低く、とりわけSiは比較的安価であることから、親環境材料として知られている。その新たな結晶構造として、II型クラスレートがある。これまでのダイヤモンド構造とは異なり、直接遷移型であり、バンドギャップが大きくなることが知られていることから、その応用が期待できる。本研究ではこれまで困難であったII型クラスレートの膜状合成技術と、評価技術を確立したことから、新規半導体材料としての応用に対し、重要な知見が得られたと考えられる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Cross-sectional transmission electron microscope observation of Si clathrate thin films grown on Si(111) substrates2017

    • Author(s)
      3.Kentaro Sakai, Hirotaka Takeshita, Tomohiro Haraguchi, Hidetoshi Suzuki, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume, Atsuhiko Fukuyama, Shuichi Nonomura, Tetsuo Ikari
    • Journal Title

      Thin Solid films

      Volume: 621 Pages: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2016.11.019

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Group IV clathrates for photovoltaic application2017

    • Author(s)
      Tetsuji Kume, Fumitaka Ohashi, Shuichi Nonomura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics Progress Review

      Volume: 56

    • NAID

      210000147753

    • Related Report
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    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] II型SiGeクラスレートの合成と構造評価2019

    • Author(s)
      久松 大峰、山田 邦彦、Jha Himanshu S.、大橋 史隆、久米 徹二
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会
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  • [Presentation] 紫外から赤外領域におけるII型Geクラスレート膜の光吸収スペクトル2018

    • Author(s)
      前田 拓磨、ジャ ヒマンシュ、大橋 史隆、久米 徹二、野々村 修一
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] Growth of Type II Germanium Clathrate NaxGe136 Thin Films on Sapphire Substrates2018

    • Author(s)
      Himanshu Shekhar Jha, N. Sugii, F. Ohashi, T. Kume, T. Mukai, T. Ban, S. Nonomura
    • Organizer
      The 65th JSAP spring meeting
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  • [Presentation] GROWTH OF TYPE II GERMANIUM CLATHRATE ON SAPPHIRE SUBSTRATES2017

    • Author(s)
      Nanto Sugii, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume, Himanshu Shekhar Jha, Tetsuya Mukai, Hideya Makino, Kansei Suzuki, Shuichi Nonomura
    • Organizer
      The 27th edition of the International Photovoltaic Science and Engineering Conference
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] II型Siクラスレート膜の表面自然酸化過程2017

    • Author(s)
      浅野 友紀, 浦野 和俊, 大橋 史隆, 久米 徹二, 伴 隆幸, 野々村 修一
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      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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  • [Presentation] ゲストフリーⅡ型Geクラスレート膜の合成Ⅱ2017

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      鈴木 渉太、久米 徹二、境 健太郎、Himanshu S Jha、大橋 史隆、野々村 修一、福山 敦彦
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
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      9.伊藤榛悟, 浅野友紀, 阪上真史, 浦野和俊, 富士岡友也, 大橋史隆, 久米徹二, 伴隆幸, 野々村修一
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      第14回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
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  • [Presentation] 透明基板上に合成したNa内包II型Geクラスレート膜の光吸収2017

    • Author(s)
      2.杉井 南斗, 大橋 史隆, 久米 徹二, ヒマンシュ シャカール ジャ, 向井 哲也, 鈴木 渉太, 牧野 秀哉, 野々村 修一
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      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      神奈川, パシフィコ横浜
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      阪上 真史, 伊藤 榛悟, 富士岡 友也, 大橋 史隆, 伴 隆幸, 久米 徹二, 野々村 修一
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      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟, 朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
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      向井 哲也, 杉井 南斗, 大橋 史隆, 久米 徹二, シャカール ジャ ヒマンシュ, 野々村 修一
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟, 朱鷺メッセ
    • Year and Date
      2016-09-13
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  • [Presentation] IV族クラスレート膜の表面状態2016

    • Author(s)
      大橋 史隆, 浦野 和俊, 向井 哲也, 浅野 友紀, 杉井 南斗, 上坂 拓, 久米 徹二, 伴 隆幸, 野々村 修一
    • Organizer
      第13回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • Place of Presentation
      長岡, アオーレ長岡
    • Year and Date
      2016-05-19
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      2016 Research-status Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2023-03-23  

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