2017 Fiscal Year Research-status Report
Development of film growth techniqes of group IV clathrates
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16K21072
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
大橋 史隆 岐阜大学, 工学部, 助教 (20613087)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | クラスレート / 合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Si/Geクラスレートは、真空熱処理時の真空度および基板の結晶配向面に依存して結晶構造が変化することが知られている。I型とII型では結晶構造、内包金属量の違いにより特性が大きく異なることから、物性の詳細な評価およびデバイスへの応用のためには、I型、II型の単相合成条件を見出す必要がある。また、前駆体からIV族クラスレートへの構造変化過程において組成比および結晶構造が大きく変化することから、膜にクラックが発生しやすい。真空熱処理時の合成条件の最適化等により膜質の向上を行った。これまでの合成方法ではIV族基板の影響により、薄膜の電気特性評価や光透過測定が困難であった。多様な基板上にあらかじめ成膜したIV族膜を出発材料に用いてIV族クラスレート膜の合成を試みる。スパッタ法により成膜したSiとGeおよびSiGe合金膜によりIV族クラスレート膜を合成し、その禁制帯幅の変化を評価する。また水素化したアモルファスSi薄膜等も用いる。
本研究では、基板を変更しI型とII型の制御を行った。Si(111)基板を用いた場合にはII型が合成されたのに対し、Si(100)を活性層、支持基盤にもつSOI基板を用いたところ、I型の合成を確認した。またGe(111)を用いた場合には半導体としての特性が期待できるII型の合成を確認した。
またスパッタ膜用いた合成時において、サファイア基板上にGe膜を製膜し、出発材料として用いたところ、II型Geクラスレートの膜状合成を確認した。出発材料の膜厚を薄くすることにより、クラック発生の低減を確認した。現在作製したGeクラスレート膜をもとに、半導体特性評価を行っている。水素化アモルファスSi薄膜を出発材料として用いた合成では前駆体の合成が確認できていない。原因としては、出発材料の膜厚が薄いことが考えられるが、さらなる検討が必要である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在当初計画していたSiGe合金クラスレート膜の合成については、やや遅れていると考えられるが、そのほかのII型SiもしくはGeクラスレート膜の合成については、概ね順調に進んでいると考えている。とりわけ、II型Geクラスレート膜については、サファイア基板上への合成条件の最適化をほぼ終えており、現在は膜の組成分析、構造評価および半導体の物性評価として光学的手法を中心に行っている。また、新たな膜の合成方法およびクラスレート膜からのNaの低減方法についての知見を得た。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在はIV族クラスレートの膜としての評価は、光学的手法が中心だが、H30年度は、電気的特性評価にシフトする。SiGe合金クラスレート膜の合成については、より厚い出発材料の膜を製膜可能な手法の見直しを行う。H29年度の研究過程において、IV族系クラスレート新規合成技術および新規Na低減技術に関する新たな知見を得た。これらの新技術は、IV系クラスレートの応用範囲を広げる可能性があると考えており、本研究において、並行して進めたい考えている。またその知見をもとに知財の獲得を現在目指している。
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| Causes of Carryover |
国内で開催された国際学会に参加したのに加えて、他の予算により旅費をまかなったため、使用額が減少した。
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