2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel heat conduction control method on the basis of the clarification of thermal transport modulation by external electric field and charge injection
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20H02080
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
志賀 拓麿 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 計量標準総合センター, 主任研究員 (10730088)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
児玉 高志 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 客員研究員 (10548522)
千足 昇平 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50434022)
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | ナノスケール熱伝導 / 低次元材料 / 第一原理非調和格子動力学法 / ナノ・マイクロ加工 / ラマン測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
二次元積層体の面内及び面外の熱伝導のひずみ応答性は積層間距離だけで説明できず、フェルミ面近傍の電子バンド構造の変調と相関している可能性がある。しかしながらこの相関は交換相関汎関数の種類やファンデルワールス補正等に依存することから、系統的な電子・フォノン解析によりひずみ変調メカニズムの存在を裏付ける必要がある。そこで本年度はKC8やLiC6などのステージ1の代表的なグラファイト層間化合物を対象に各種の密度汎関数計算条件や調和・非調和原子間力定数の近接数が電子・フォノン特性に与える手法を構築し、それを用いて計算条件の影響を評価した。その結果、交換相関汎関数や補正の有無に対して熱伝導のひずみ応答性は概ね変わらない一方、数テラヘルツの低周波数フォノンの周波数が敏感に変化するためフォノン-フォノン散乱による散乱頻度や熱伝導率の値など、フォノン熱物性値に定量的な違いが現れることがわかった。ひずみに対する熱伝導の応答の一般性を確認するためにはステージ１以外の様々な層間化合物のフォノン熱伝導解析を行う必要があるが、外場によるテラヘルツ領域のフォノン輸送制御の知見を得た。電子状態変調とひずみによる熱伝導変化の定量的な切り分けには課題が残るものの、本研究課題で開発した外場印加下におけるフォノン熱伝導変調解析手法は他の二次元積層体に対して有効であることから、マテリアルズ・インフォマティクス等の材料探索手法と組みわせることで、外場に対して大幅に熱伝導性が変調する材料群を明らかにすることが期待できる。
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| Research Progress Status |
令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。
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