2019 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ加工を用いた1次元量子ナノワイヤー熱電変換素子の巨大ゼーベック効果機構解明
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18H01698
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
長谷川 靖洋 埼玉大学, 理工学研究科, 准教授 (60334158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 彰 東京大学, 物性研究所, 助教 (20260515)
村田 正行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80717695)
小峰 啓史 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (90361287)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 熱電変換 / ナノワイヤー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子効果導入が確実視されるワイヤー直径20~500nmの1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子の開発を進めていく。集束イオンビームを用いた独自のナノ加工技術を用いて、1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子の任意の場所にナノ加工による局所電極形成を行う。これによって10kΩ以下の適切なインピーダンスに制御し、交流4端子法を用いたゼーベック係数，抵抗率，ホール係数，ネルンスト係数をはじめとする1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子の物性値ワイヤー直径依存性測定を進め、特異な表面伝導効果を加えた1次元状態密度ならびに表面効果を導入したモデル計算を検討していく。加えて、磁場中で1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子の量子物性測定と解析を行うことで、量子効果による従来と比較して2桁以上大きな巨大ゼーベック効果の実証研究と、その機構解明を進めることを本研究の目的としている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ナノワイヤーへの電極接合方法の確立に加えて、電極のスイッチング時に浮遊電位によって意図していない電荷が、ナノ加工電極を破壊することが明らかになった。この問題点を解決するために、スイッチング方法の確立を行ったこともあり、実験準備に時間を費やした。
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| Strategy for Future Research Activity |
1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子の物性値ワイヤー直径依存性測定ナノ加工を施した測定サンプルを用い、ワイヤー直径・結晶方向などに着目しながら4.2~300Kの温度領域で交流4端子法による物性測定を行い、そのワイヤー直径依存性から巨大ゼーベック効果の実証を行っていく。
1次元状態密度ならびに表面効果を導入したモデル計算ゼーベック係数をはじめとする物性値のワイヤー直径依存性を、理論モデルから検証していく。1次元状態密度導入や実験から得られる抵抗率・移動度などを用いて、より実験に即したモデル計算が可能となる。1次元量子Biナノワイヤー熱電変換素子での実験値と解析値の差が顕著に表れると予想される。そこで表面状態の影響を考慮するため、表面ポテンシャルならびにトポロジカル状態を考慮した新たなモデル計算を行っていく。
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