2019 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, 助教 (60792041)
生田 竜也 九州大学, 工学研究院, 技術専門職員 (70532331)
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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 / 界面熱抵抗 / 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熱センサ法も併用して実験的研究を行った。なお、申請時点で予定していたAFMを用いたティップ増強法は信号の強さが不十分なために本研究期間内では有意なデータを得ることはできなかった。一方、本年度は最終年度ということもあり、これまで開発したラマン分光法の信頼性の問題とともに、グラフェンの新しい熱物性について深く研究を行った。具体的には、遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）の一種である二硫化モリブデン（MoS2)膜について、様々な大きさの孔を設けた基板上に転写した単層試料を用いて、定常法と非定常（フラッシュ）法の双方で熱伝導率を導出したところ、300W/mkから5W/mKという30W/mK程度の既報値に比べて大きな差を有する結果が得られた。この原因は実験試料の劣化と考えられ、２次元材料の計測における重大な問題点を体感することとなった。一方、センサ上で「その場」合成した幅43nm、長さ237nmのグラフェンナノリボンが通常サイズのグラフェンと比べて2桁以上高い熱電性能を有することを明らかにした。また、界面の熱輸送を左右する界面ナノバブルについても各種実験的研究を行って有意義なデータおよび物理機構に関する知見を得た。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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