Development of thermoelectric mateterial using van der Waals epitaxy

Research Project

Project/Area Number	21K18889
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 29:Applied condensed matter physics and related fields
Research Institution	Osaka University
Principal Investigator	Shiogai Junichi 大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (30734066)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2023-03-31
Project Status	Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000) Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords	層状化合物 / 層状物質 / 熱電効果 / 熱電素子
Outline of Research at the Start	2次元層状物質の薄膜積層構造では、層面内は強い共有結合である一方で、層間は弱いファンデルワールス力で結合されています。このため、隣接する物質からの格子歪の影響を受けず、目的の物性の創出に対して、幅広い物質選択が可能です。本研究では、このような積層構造を作製する「ファンデルワールスエピタキシー」法を使って、革新的な熱電素子の開発を行います。
Outline of Final Research Achievements	van der Waals epitaxy is an ideal technique for growing two dimensional (2D) materials on arbitral substances and thus, for making heterostructure composed of different 2D materials. By designing proper atomic arrangement, various physical properties and functionalities are expected to emerge. In this study, we fabricated single crystalline thin film of 2D materials for investigating the thermoelectric properties in thin films forms. Our findings will open a new material platform for novel thermoelectric devices using heterostructure composed of exotic 2D materials.
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本研究では、2次元層状化合物がもつ異方的な電気伝導性や熱伝導性に着目し、これらの物質群を使った積層構造における熱電機能を開拓することを目指して、薄膜形状の試料において熱電特性を評価した。2次元的な結晶構造を持った新物質薄膜の熱電材料としての知見を得ることができ、今後これらの物質群の積層構造に展開していくことで、更なる機能の開拓が期待できると考えている。