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Low temperature synthesis of a Mg2Si thin film with help of plasma

Research Project

Project/Area Number 25400530
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Plasma science
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

IKEHATA TAKASHI  茨城大学, 理工学研究科, 教授 (00159641)

Research Collaborator SATO NAOYUKI  
UDONO HARUHIKO  
AZUMA KINGO  
Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2015: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2014: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2013: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsマグネシウムシリサイド / 熱電半導体 / 薄膜 / 固相合成 / 熱処理 / スパッタリング / 結晶構造 / 高周波プラズマ / 水素還元 / 希ガス雰囲気中アニール処理 / 近赤外分光透過率 / ラマンスペクトル
Outline of Final Research Achievements

From view points of the global warming and the effective use of natural resources, there is a growing attention in the thermoelectric energy conversion that yields electricity from wasted heat. Magnesium silicide Mg2Si has been expected as a promising thermoelectric material because it consists of harmless and resource-abundant elements. However, it has a problem that a high-quality Mg2Si thin film is difficult to be synthesized because there are differences in thermodynamic properties between Mg and Si.
By adopting a combination of the sequential sputter deposition of Si and Mg and the sample annealing in inert gas atmosphere, the authors have succeeded in making a high-quality polycrystalline Mg2Si film on a sapphire substrate for the first time. In addition, we obtained a preliminary result that a high-frequency plasma helped to decrease the synthetic temperature from 300℃ to about 250℃.

Report

(4 results)
  • 2015 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2014 Research-status Report
  • 2013 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2016 2015 2014 2013

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Solid-phase growth of Mg2Si by annealing in inert gas atmosphere2013

    • Author(s)
      T. Ikehata, T. Ando, T. Yamamoto, Y. Takagi, N. Sato, and H. Udono
    • Journal Title

      Physica Status Solidi C

      Volume: 10 Issue: 12 Pages: 1708-1711

    • DOI

      10.1002/pssc.201300358

    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Solid-phase synthesis of Mg2Si thin film on sapphire substrate2016

    • Author(s)
      Motomu Saijo, Kazuhiro Kunitake, Ryota Sasajima, Yuta Takagi, Naoyuki Sato, Takashi Ikehata
    • Organizer
      Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials Science and Technology Towards Sustainable Electronics ( APAC Silicide 2016 )
    • Place of Presentation
      九州大学西新プラザ
    • Year and Date
      2016-07-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] サファイア基板上におけるマグネシウムシリサイド薄膜固相合成2015

    • Author(s)
      國武和広、西城要、笹島良太、河原航、池畑隆、佐藤直幸、鵜殿治彦
    • Organizer
      電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • Place of Presentation
      茨城県日立市シビックセンター
    • Year and Date
      2015-11-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] サファイア基板上におけるマグネシウムシリサイド薄膜の固相合成-アニール温度の効果2015

    • Author(s)
      笹島良太、西城要、國武和広、河原航、池畑隆、佐藤直幸、鵜殿治彦
    • Organizer
      電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • Place of Presentation
      茨城県日立市シビックセンター
    • Year and Date
      2015-11-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] サファイア基板へのマグネシウムシリサイド薄膜固 相合成 - 第二報2015

    • Author(s)
      西城要,國武和広,笹島良太,河原航, 高木雄太,佐藤直幸,池畑隆,鵜殿治彦
    • Organizer
      電気学会A部門大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 減圧雰囲気におけるイオナイザ除電器の挙動2015

    • Author(s)
      池畑隆, 根本大輔, 賀婉テイ, 松尾武, 佐藤直幸, 岡野一雄
    • Organizer
      電気学会A部門大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] サファイア基板へのマグネシウムシリサイド薄膜固相合成2015

    • Author(s)
      武和広、高木雄太、張 月、西城 要、石村洋彦、佐藤直幸、池畑 隆、鵜殿治彦
    • Organizer
      電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      東京都市大学
    • Year and Date
      2015-03-25
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 固相拡散法による単結晶サファイア基板へのマグネシウムシリサイド(Mg2Si)薄膜合成2014

    • Author(s)
      國武和広,高木雄太,張月,西城要,石村洋彦,佐藤直幸,池畑隆、鵜殿治彦
    • Organizer
      第22回 電気学会東京支部茨城支所研究発表会(優秀発表賞受賞)
    • Place of Presentation
      日立市シビックセンター
    • Year and Date
      2014-11-24
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] 固相拡散法による単結晶Si基板へのマグネシウムシリサイド(Mg2Si)薄膜合成2014

    • Author(s)
      張月,高木雄太,國武和広,西城要, 石村洋彦,佐藤直幸,池畑隆、鵜殿治彦
    • Organizer
      第22回 電気学会東京支部茨城支所研究発表会
    • Place of Presentation
      日立市シビックセンター
    • Year and Date
      2014-11-24
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] サファイア基板上Mg/Si共堆積膜のポストアニールによるMg2Si膜固相合成2014

    • Author(s)
      高木雄太、張月、國武和広、佐藤直幸、池畑隆、鵜殿治彦
    • Organizer
      第75回応用物理学会秋期学術講演会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2014-09-20
    • Related Report
      2014 Research-status Report
  • [Presentation] Ar雰囲気中アニールによるMg2Si膜固相合成におけるマグネシウム蒸発の観察2014

    • Author(s)
      高木雄太、山本拓哉、張月、佐藤直幸、池畑 隆、鵜殿治彦
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      青山学院大相模原キャンパス
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 熱電半導体Mg2Si膜の固相合成と微細構造解析2013

    • Author(s)
      山本拓哉、高木雄太、張月、國武和広、佐藤直幸、鵜殿治彦、池畑隆
    • Organizer
      電気学会
    • Place of Presentation
      日立シビックセンター
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] 熱電半導体Mg2Si膜の固相合成におけるマグネシウム蒸発量の調査2013

    • Author(s)
      高木雄太、山本拓哉、張月、國武和広、佐藤直幸、鵜殿治彦、池畑隆
    • Organizer
      電気学会
    • Place of Presentation
      日立シビックセンター
    • Related Report
      2013 Research-status Report
  • [Presentation] HiPIMS-高密度金属プラズマが拓く未来2013

    • Author(s)
      池畑隆
    • Organizer
      応用物理学会
    • Place of Presentation
      同志社大京田辺キャンパス
    • Related Report
      2013 Research-status Report
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-25   Modified: 2019-07-29  

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