2019 Fiscal Year Annual Research Report
Enhancement of thermoelectric property of core-shell SiNWs
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18K19005
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
磯野 吉正 神戸大学, 工学研究科, 教授 (20257819)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | Siナノワイヤ / 熱電変換 / 界面電子状態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究の最終年度に当たる第二年度は、熱電変換特性評価デバイス中にVLS成長させたSiNWs群の熱電変換特性を評価した。ここでは、２種類の条件でドーピングしたp型SiNS群を用いて、不純物量がゼーベック係数に及ぼす影響を調べた。また、何れのSiNWｓにもAl2O3絶縁被膜層を退席することで界面電位を高めた状態で評価を行った。
拡散深さ20nmのSiNWs群（以下、SiNWs1）と拡散深さ40nmSiNWs群（SiNWs2）に対して、電気抵抗値およびゼーベック電圧の計測を行い、出力因子（Power Factor; PF）の評価を行った。電気抵抗値の計測を行った結果、比抵抗はそれぞれ1.34×10^3Ω・cm，0.19×10^3 Ω・cmとなり、これより、SiNWs1、SiNWs2の表層不純物濃度はそれぞれ5.58×10^13cm-3、2.32×10＾14 cm-3程度と推定される。これらは，当初想定した表層不純物濃度(2.37×10^20 cm-3)より小さく、熱拡散時にSiNWs表面から拡散剤の脱離が起きている可能性が考えられる。
一方、0Kから15Kの温度差領域で、ゼーベック電圧計測を行った。その結果、SiNWs1、SiNWs2のゼーベック係数はそれぞれ204μV/K、1266μV/Kとなり、SiNWs2はこれまで知られているp型Siとほぼ同等の値を示した。しかしながら、低い不純物濃度の起因した高い比抵抗のため、PF値は0.9μW/(m・K^2)と小さい値となった。今後は、高い不純物拡散濃度を有するSiNWs群に対して実験を行い、PF値の向上を目指す必要がある。また、より大きい温度差領域において評価することで、高い性能が得られる温度差領域を探索することも重要である。
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