2016 Fiscal Year Research-status Report
理想的ヘテロナノ界面を用いた界面伝導の物理に基づくフォノン・電子伝導の独立操作
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15K13276
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中村 芳明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60345105)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | エピタキシー / Si / 熱電材料 / ナノドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、ＳｉＧｅ/Ｓｉ層の波数保存を行うためには、通常行っている組成比制御をより精度よく、しかも蒸着中に安定させる必要があることがわかった。本年度は、蒸着速度の安定度の低い電子蒸着源ではなく、安定度の高いクヌーセンセルを使用することで、成長を行うという戦略で研究を行った。そこで、まず、電子蒸着源から高温クヌーセンセルを用いた蒸着装置へと改造を行った。その後、ＳｉＧｅナノドット/Ｓｉを極薄Ｓｉ酸化膜技術を用いて、試料を成長する前に、予備的にＳｉＧｅ/Ｓｉ超格子を形成することにした。これにより、まず、組成制御してＳｉＧｅ/Ｓｉ構造が形成できるかどうかを確認を行った、その結果、制御して形成できていることがわかった。
次に、ナノドット形成実験に移る予定であったが、ここで、この予備的に作製した超格子に着目した。その理由は、歪の効果がナノドットの場合とは異なるものの、ＳｉＧｅ/Ｓｉ超格子構造の電気特性評価を行うことで、ＳｉＧｅ/Ｓｉ層の間の波数保存効果の知見がある程度得られる可能性があると考えたからである。そこで、本超格子の電気特性を詳細に調べる方向に舵を切って研究を行った。まず、ＳｉＧｅ/Ｓｉ超格子を作製し、本試料にイオン注入を行ってドーピングを施した。様々にドーピング条件を変えて実験を行い、構造を維持しながら、電気特性評価可能にするドーピング条件の探索を行い、その結果、電気特性評価のできる条件を見出すことに成功した。また、予備的に熱伝導率を測定して、本試料において、測定が可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初は、SiGeナノドット/Si積層構造であったが、ナノドットの部分を超格子に変える方針にした。ナノドットではない点では、遅れている。しかし、波数保存を行い、電気特性制御を行って、熱伝導率低減を行えるかという挑戦的な課題は、ある程度、この方針でも解決する可能性がある。それと、現在、本構造において特性を調べることのできる状態となっていることを考えると、本年度までの知見を使って、来年度に一気に研究が進むと予想される。それらをすべて加味して、”やや遅れている”と判断した。上で述べたように、来年度は、その特性評価のみで結果が出せるものと考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度は、超格子構造において、電気特性と熱伝導率の評価を行う。その際、電気特性のキャリア依存性を取得するようにする。そのため、イオン注入が研究推進の重要なファクターとなる。その条件は、本年度見出している。その後、ＳｉＧｅの組成を変えて波数保存されていない組成の量を作製し、同様の実験を行う。これにより、当初の目的を達成できるものと考える。また、ナノドット作製においても実験を行い、その知見も同時に得ることを行う。
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| Causes of Carryover |
本年度は装置改造を行い、それにより実験的な遅れが年度の初めにあった。これは、予想していたよりも、蒸着の安定性が必要であることが、昨年度わかったからである。しかし、ナノドット形成から、超格子形成の波数保存則の実験に切り替えることで、研究を進めることができることがわかった。そのために、来年度行う予定の研究に必要な知見を得ることに、本年度すでに成功している。そうした状況のため、ＳｉＧｅ組成依存性、キャリア濃度依存性の実験をいっきに来年度行う予定である。そのため、本年度までに使用する予定であった研究費を来年度に回すという大幅な変更が必要である。逆にそうすることで、本研究の成果を来年度にとりまとめて得られる効果が期待できる。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上記で記載したように、、ＳｉＧｅ組成依存性、キャリア濃度依存性の実験をいっきに来年度行うことになるため、そのための、実験に必要な、消耗品・備品に使用する予定である。具体的には、組成等を変えて、成長する際に必要な消耗品や超高真空部品、計測部品などへの使用を考えている。
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[Presentation] Size and shape control of epitaxial β-FeSi2 nanodots in Si-based nanoarchitecture toward advanced thermoelectric materials2016
Author(s)
Shunya Sakane, Kentaro Watanabe, Tatsuhiko Taniguchi, Masayuki Isogawa, Shuto Yamasaka, Shinya Tsurusaki, Shotaro Takeuchi, Akira Sakai, and Yoshiaki Nakamura
Organizer
Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials
Place of Presentation
Kyushu University, Fukuoka City, Fukuoka Pref.
Year and Date
2016-07-16 – 2016-07-18
Int'l Joint Research
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