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-の開発

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02254217
• 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): 渡邊 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)
• Keywords: 金属人工格子 / 人工格子 / 多層膜 / 熱電効果 / 熱電センサ-

Research Abstract

いわき明星大学物性学科には共通設備として分子線エピタキシ-(MBE)多元薄膜生成装置があり,これを活用して標題の研究に適合した多層膜をつくる研究をすすめている。一方定比化合物膜をつくるには,その化合物をタ-ゲットとしたスパッタ成膜装置が有用である。本研究費補助金の主部分を使用して,三元タ-ゲットのスパッタ装置を設計自作した。電源には13.56MHz500Wの高周波と,他費用による500V直流電源を備付けた。当年度は器械の設計・製作と眞空テストで経過した。平成3年度に半金属定比化合物の多層熱電素子として,新規構造のものを製作する。
成膜および物性探究として次の研究を行った。(1)Bi・Sbエピタキシャル人工格子膜成長条件確定のためBi単独膜のBaF_2単結晶劈開面へのエピタキシャル蒸着条件を種々さぐり,基板温度170℃,膜成長1〜2A/秒が良好であるこを見出した。(2)MBE装置による同上の方法でBi・Sb人工格子膜を堆積させた。原子比(膜厚比)80:20;周期長250A^^°および1250A^^°;膜厚0.5μm(周期反復数それぞれ20および4)の2種膜(ただしノンエピタキシャル)につき,半導体ギャップ値それぞれ6.3meV,2.8meVをえた。(3)デスクトップコンピュ-タ-による熱電物性測定システム(電気抵抗率,ゼ-ベック係数,ー190℃までのそれらの温度依存性)の開発を完成し,測定例をえた。(4)その例として,Bi_2Te_3バルク試料(多結晶)はP型熱電持性を示したが,それを蒸発源とした薄膜試料(膜厚0.7〜2.5μm)はいづれもN型熱電持性を示めし,その電気抵抗率は温度に対する変化率がほとんどゼロで,バルク試料ときわ立った対照を示した。これらの膜試料は,当年度製作されたスパッタ装置で成膜することにより,バルク試料と相似の特性を示すことを期待して次年度の課題としている。

Research Products

• [Publications] 田沼 靜一,吉田 育之,渡辺 伝次郎,須藤 実,伊藤 和夫,佐々木 義智: "Bi・Sb系薄膜の熱電効果と電子構造" 金属人工格子第1回研究会資料集. 38-39 (1990)
• [Publications] 吉田 育之,田沼 靜一,渡辺 伝次郎: "Bi_2Te_3系薄膜の熱電効果と伝導性" 金属人工格子第1回研究会資料集. 36-37 (1990)
• [Publications] 田沼 靜一: "グラファイト層間化合物ーインタ-カラントの種類と擧動ー" 炭素. No.145. 311-326 (1990)
• [Publications] I.Ohama,M.S.Dresselhaus,S.Tanuma: "Resonant Raman Effect and Fano Distortion in Stage 2 Graphite Donor Intercalation Compound C/Rb" Physical Review. B43. 1773-1776 (1990)
• [Publications] 田沼 靜一(著者7名の内): "半導体と半金属(金属物性講座6)日本金属学会編" アグネ技術センタ-, 532 (1990)