Formation of high-performance thermoelectric thin film brought by strain application with a high degree of freedom using nanostructure

• Project/Area Number: 24K17613
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 石部 貴史 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助教 (50837359)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
• Keywords: 熱電変換 / 薄膜 / ナノワイヤ / カルコゲナイド / フォノン

Outline of Research at the Start

本研究では、代表者独自のナノ構造・薄膜形成技術を駆使して、ZnOナノワイヤ界面を利用した薄膜への3次元歪印加技術を開発して、薄膜の結晶構造の対称性を操作することで、電子・フォノン分散関係を制御した高熱電性能カルコゲナイド（GeTe系）薄膜を創製する。半世紀にわたり、熱電性能を決定する3熱電物性（ゼーベック係数、電気伝導率、熱伝導率）の同時制御は最大の課題であった。本3次元歪印加薄膜では、縮重度増加及び合金散乱排除による高ゼーベック係数、高電気伝導率と、ナノワイヤ/薄膜間のフォノン状態密度ミスマッチを増大することによる低熱伝導率の同時達成を狙う。