2008 Fiscal Year Annual Research Report
ガラステンプレートを用いたナノワイヤー構造熱電変換素子の開発
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19686041
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
長谷川 靖洋 Saitama University, 大学院・理工学研究科, 准教授 (60334158)
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| Keywords | 熱電効果 / ナノ構造 / ガラステンプレート / 量子効果 |
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| Research Abstract |
従来法であるアルミナテンプレートではなく、ガラステンプレートを使ったナノワイヤー構造熱電変換素子の作製を行った。このテンプレートは、予め空孔を持った石英ガラスを用意しておき、1700℃程度で軟化させ、空孔に圧力を加えながら徐々に引き延ばして作製しており、引き延ばしの速度によって、必要な穴径を比較的容易に決めることが出来る。石英テンプレートの最適化により、ナノサイズのテンプレートの作製が行われたが、このテンプレートを用いてBi材料の圧入が行われた。mmサイズの大きさを持つバルク素子, 直径がμmサイズのマイクロワイヤー素子と、今回作製したナノワイヤー熱電変換素子(直径850nm)での抵抗率が300Kで完全に一致し、温度依存性については、全く異なることを明らかにできた。ワイヤー径がマイクロメーターサイズのマイクロワイヤー素子の抵抗値は約1mΩに対して、ナノワイヤー素子については約4.2kΩと6桁程度抵抗値が違うにもかかわらず、抵抗値がほぼ完全に一致する結果を得た。この抵抗率の温度依存性については、ワイヤー直径依存性が明らかで、有限平均自由行程モデルでこの依存性を説明できた。さらに抵抗率, ゼーベック係数の測定から、フェルミエネルギーとキャリア密度が単結晶の物性値と等しいと仮定することによって、移動度を評価することが可能となった。この結果より、今回我々が作製したナノワイヤー素子は、今までに報告されたものよりも移動度が高く、またバルク素子からナノワイヤー素子へのワイヤー直径依存性が明確になった。
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