2017 Fiscal Year Annual Research Report
Measurement techniques for thermophysical properties of low-dimensional materials for next-generation electronics
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17H03186
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 厚史 九州大学, 工学研究院, 教授 (10243924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
李 秦宜 九州大学, 工学研究院, 特任助教 (60792041)
生田 竜也 九州大学, 工学研究院, 技術専門職員 (70532331)
西山 貴史 福岡大学, 工学部, 助教 (80363381)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 熱伝導率 / 2次元材料 / ナノマイクロ熱工学 / ラマン分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代のエレクトロニクスでは２次元材料（厚さが原子オーダーのシート状材料）とそのヘテロ構造（異なった材料の複合構造）が期待されているが、それらの熱伝導性能は不明なことが多く、正確な熱設計ができないのが現状である。そこで、本研究では各種２次元材料単体およびそれらを面外および面内で複合したヘテロ構造の熱伝導特性を計測するためのラマン分光法を開発するとともに、従来のT字型熱センサ法についても並行して応用研究を行った。まず、前者に関しては深さ10ミクロンで数種類の直径を有する穴を設けたシリコン基板上に単層あるいは数層のグラフェンをCVDあるいは機械的剥離法によって設置した。その試料に対して加熱を周期的に与える「レーザーフラッシュラマン分光法」および試料上の加熱径を変化させる「スポットサイズ変化ラマン分光法」を開発しながら熱物性を計測した。それらの同時適用によって、レーザー吸収率が不明であっても熱伝導率が計測できることを確認した。T字型熱センサ法を用いた単層グラフェンの熱伝導率計測は、欠陥や化学修飾の影響について研究した。例えば、フッ化した単層グラフェンはフッ化前の2000W/mK程度から80W/mKにまで熱伝導率が減少することや、フッ化後は欠陥が入っても熱伝導率が大きくは減少しないことなどが明らかになった。なお、この程度まで熱伝導性能が下がったナノ材料を計測するためには、試料とセンサの正確な形状を用いた数値解析と実験を併用する必要があることもわかった。
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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
レーザーフラッシュラマン分光法およびスポットサイズ変化ラマン分光法の双方ともに開発が順調に進んでおり、従来のT字型熱センサ法による実験の成果ともあわせて、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の目的に沿って2次元材料を主たる研究対象とするが、それ以外の材料への計測技術の応用展開についても検討していく。
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Research Products
(11 results)
