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2005 Fiscal Year Annual Research Report

エコ・エレクトロニクス材料β-FeSi_2単結晶の育成と高感度近赤外センサの開発

Research Project

Project/Area Number 16760243
Research InstitutionIbaraki University

Principal Investigator

鵜殿 治彦  茨城大学, 工学部, 助教授 (10282279)

Keywordsβ-FeSi2 / 半導体鉄シリサイド / 単結晶 / MBE / ホモエピタキシー / 赤外センサ / 熱電能
Research Abstract

昨年度の研究でβ-FeSi_2単結晶のキャリア濃度制御および結晶育成の大型化条件が得られたこと、およびMBE装置整備とβ-FeSi_2膜成長の基礎実験条件が整ったことから、当初の計画に沿ってβ-FeSi_2基板上へのホモエピタキシー実験を主として行った。β-FeSi_2基板表面クリーニング方法、成長条件などを実験によって詰めていった結果、β-FeSi_2単結晶基板上へのβ-FeSi_2薄膜のホモエピタキシーに世界で初めて成功した。この膜を使った受光感度特性の評価は現在進行中であるが、吸収係数が非常に高いため100nm程度の薄膜でも十分に近赤外光を検出できている。また、この他β-FeSi_2単結晶の熱電特性を室温から低温(10K)の間で評価した結果、溶液法で育成したβ-FeSi_2単結晶は、室温以下で非常に高い熱電能と熱電性能指数を示すことが明らかになり、サーモパイル型の赤外検出器としてより長波長でも高感度なセンサとして利用できる可能性を示した。これら研究成果の詳細は下記の通りである。
1.Ga溶媒を用いて再現性よく大型の単結晶を育成することが可能になった。この単結晶からβ-FeSi_2(100),(110)基板を切り出し、研磨によって平坦な表面を得る条件を見いだした。更に、以前に見いだしていたHF:HNO_3:H_2Oエッチング液を用いて平坦でクリーンな基板表面を得る条件を見いだした。
2.1.で得られたβ-FeSi_2基板上にMBE成長装置を用いてβ-FeSi_2膜のホモエピタキシーに成功した。この膜はSi基板上のヘテロエピタキシャル膜と比較して、格子不整合がないため平坦な界面と膜の均質性を有することが分かった。
3.室温から10Kの範囲での熱電能を評価できるシステムを構築し、本研究で得た様々な特性のβ-FeSi_2バルク単結晶の熱電能を評価した。その結果、溶液法で育成した結晶は高い熱電能と電気伝導度を併せ持っており、優れた熱電性能指数を示すことを明らかにした。

  • Research Products

    (5 results)

All 2006 2005

All Journal Article (5 results)

  • [Journal Article] Solution growth of n-type β-FeSi_2 single crystals using Ni-doped Zn solvent2006

    • Author(s)
      Haruhiko Udono
    • Journal Title

      J. Crystal Growth (掲載決定)

  • [Journal Article] Thermoelectric Properties of Solution Grown β-FeSi_2 Single Crystals2006

    • Author(s)
      H.Suzuki
    • Journal Title

      Materials Transaction 47巻6号(掲載決定)

  • [Journal Article] Effect of thermal annealing on the photoluminescence of β-FeSi_2 films on Si substrate2006

    • Author(s)
      K.Yamaguchi
    • Journal Title

      Thin Solid Films (掲載決定)

  • [Journal Article] Novel photo-sensitive materials for hydrogen generation through photovoltaic electricity2006

    • Author(s)
      K.Yamaguchi
    • Journal Title

      Proc.of Int.Conf.on Materials for Hydrogen Energy, Sydney, Australia (掲載決定)

  • [Journal Article] 鉄シリサイドバルク成長と特性2005

    • Author(s)
      鵜殿治彦
    • Journal Title

      機能材料 25巻10号

      Pages: 31-40

URL: 

Published: 2007-04-02   Modified: 2016-04-21  

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