2017 Fiscal Year Annual Research Report
Independent control of phonon and electron transports based on the interface physics by using heteronanostrucutre interfaces
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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 | エピキシー / Si / 熱電材料 / ナノドット |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、以前我々が開発したGeナノドット含有Si薄膜において、ナノドットとSi層間で電子の波数保存則を成り立たせるように設計することで、熱伝導率は低減させながらも試料中の電気伝導率を増大させて、熱電特性の向上を図ることを目的とした。
初年度は、Si基板上に極薄Si酸化膜を用いてSiGeナノドットを超高密度に形成することに成功した。次年度、SiGe/Si超格子構造を用いることでも、提案する波数保存則を考えた設計による熱電性能向上効果の有無が判定できると判断し、その超格子試料の形成・及び電気特性の評価を行うという方向に研究の舵を切った。本年度は、SiGe/Si超格子の組成、キャリア密度を緻密に変化させて、電気伝導率、電子移動度を詳細に測定した。その結果、高キャリア密度において、バルクに近い電気伝導率・電子移動度が得られることが分かった。その際、SiリッチのSiGe/Si超格子の方が、高い値を占めすことが分かった。この熱電性能向上のメカニズムとして、当初狙った波数保存則による効果も考えられるが、SiリッチSiGe層であるためにSi層との格子不整合が小さくなり、それによる結晶性の改善・界面欠陥密度の低下の効果も効いていると考えられる。また、予備的な熱伝導率測定を行った結果、熱伝導率の低減を確認した。Siリッチ層SiGe/Si超格子における性能向上の物理の詳細は今後さらに検討する必要があるものの、SiGe組成制御することで、特性の向上を図ることに成功した。
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