2018 Fiscal Year Research-status Report
同位体エンジニアリングが生みだすグラフェンの機能探索
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17K19037
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
有江 隆之 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80533017)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | グラフェン / 非対角熱電効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度末から今年度初めにかけて、同位体グラフェンヘテロ構造における非対角熱電効果発現を検証した。さまざまな界面角度やデバイスのアスペクト比を有するヘテロ構造を作製し、熱起電圧を計測したところ
1．熱起電圧は界面角度に対しsin2θの依存性を示し、角度が45度のときに最大となった。
2．熱起電圧はアスペクト比に比例して上昇することを確認した。
このことから得られた起電圧は確かに非対角熱電効果によるものであり、通常グラフェンの熱電特性は等方性であるが、ヘテロ界面を設けることで、ゼーベック係数の異方性をおよそ30%程度もたせることに成功した。今年度後半はこの熱起電圧をさらに上昇させる方向で検討を行った。
同位体グラフェンヘテロ構造では通常のグラフェンと比べ、電気特性、熱特性にあまり変化が生じないため、ゼーベック係数に大きな異方性をもたせるには限界がある。そのため香港科学技術大学と共同で、グラフェン中の炭素をホウ素や窒素で置換したデバイスを作製し、そのゼーベック係数を測定した。電気特性は大きく変化し抵抗が増大したが、ゼーベック係数は原子置換によりあまり影響を受けなかった。このことから非対角熱電効果を有効に発現させるためには、よりゼーベック係数の異なる物質とのヘテロ構造を作製する必要があると言える。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
熱起電圧を引き上げるという目的で、今年度は原子置換したグラフェンに対して熱電特性の計測を行った。当初予定していたスピンを利用した新たな機能発現においては、ボトムアッププロセスにより、1マイクロ程度の幅を有するヘテロ周期構造の作製には成功しているが、デバイス動作の確認には至っていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
非対角熱電効果による熱起電圧の発現は確認済みであり、今後数値計算などによる検証が終わり次第、論文や国際会議などへの発表につなげる。ボトムアッププロセスによるグラフェン周期構造のデバイス動作の確認も進める予定である。
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| Causes of Carryover |
非対角熱電効果発現の更なる向上のため原子置換したデバイスの作製と評価を行ったが、予期した結果は得られなかった。現時点の結果を用いて論文としてまとめるために、数値計算による検証等を行うと同時に、国際会議や論文への発表準備と投稿を行うために使用する。
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