2022 Fiscal Year Annual Research Report
Design and development of structural-anisotropic three-dimensional phononic crystal toward low thermal conductivity material
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20H02621
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
石河 泰明 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70581130)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上沼 睦典 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20549092)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱伝導率 / ナノ構造 / ZnO / 薄膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、３次元周期的ナノ構造を有したＺｎＯ薄膜におけるナノ構造と熱伝導率の関係性を調査するものである。３次元周期的ＺｎＯナノ構造体を作製するプロセスとして、ネガ型レジストＳＵ－８によるナノ構造を有したテンプレートを作製し、間隙に溶液型ＺｎＯ前駆体を充填させる。熱伝導率を測定するためには、ナノ構造を有した薄膜材料の試料サイズを１ｃｍ×１ｃｍ以上にしなければいけなかったが、前年度までの研究成果により試料サイズ１．８ｃｍ×１．８ｃｍ以上で作製することに成功していた。また、３ω法による３次元周期的ナノ構造を有したZnO薄膜の膜厚方向の熱伝導率測定も実施可能となった。そこで、膜厚方向の熱伝導率を評価しナノ構造導入による熱伝導率への影響を主に調査した。
３ω法による熱伝導率測定を試みたところ、７．８ Ｗ／ｍＫと、低い熱伝導率が計測された。一方、同前駆体により作製したＺｎＯ薄膜の熱伝導率は１７ Ｗ／ｍＫであった。更に、ＺｎＯ前駆体を充填するプロセスを調整することで、熱伝導率を５．２ Ｗ／ｍＫまで低下させられることが明らかとなった。これら結果から、空孔サイズの低減に従った熱伝導率の低下が確認された。同サイズのテンプレートを利用した３次元周期的ナノ構造を有したＺｎＯ薄膜においては、横方向の熱伝導率が３．６ Ｗ／ｍＫと報告されており、ナノ構造サイズが熱伝導率の異方性に影響していることが示唆される結果となった。
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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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