2021 Fiscal Year Annual Research Report
フォトニクスとのアナロジーで拓くサーマルフォノンエンジニアリング
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21H04635
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野村 政宏 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (10466857)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 芳明 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (60345105)
澤野 憲太郎 東京都市大学, 理工学部, 教授 (90409376)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| Keywords | ナノスケール熱輸送 / 熱伝導計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、フォトンとフォノンのアナロジーを切り口とし、学術・技術的に先行する光工学を伝熱工学に取り入れることで、半導体ナノ構造を用いた熱流制御技術であるサーマルフォノンエンジニアリング基盤技術を構築し、伝熱制御に新展開を創出することである。室温においても数十ナノメートル程度の距離であれば、熱を輸送するフォノンの波動性に起因した干渉が熱輸送に影響を及ぼすことが期待される。そのため、そのレンジでフォノン散乱体を形成した半導体薄膜中の熱輸送について調査することは興味深い。
実験的に上記の熱輸送を調査するため、研究分担者がゲルマニウムナノクリスタル内包シリコン薄膜を作製した。そして、別の研究分担者が、その基板を熱酸化シリコン薄膜を有するシリコン基板上に貼り合わせて熱処理を行い、エッチングとCMPを用いて測定対象となる薄膜のみを熱酸化シリコン薄膜上に残すプロセス技術について開発を進めた。CMP時にサンプルの端からクラックが入るトラブルに見舞われており、解決策を見出す必要がある。
並行して研究代表者のグループでは、上記の薄膜の面内方向の熱輸送を調査できるよう、この特殊基板を用いて熱伝導計測が可能なマイクロブリッジ系の作製技術開発および、熱伝導計測系の構築を行進めた。マイクロブリッジの作製において、SiO2犠牲層を選択性よく除去するプロセス技術を確立した。これにより、さらに薄い半導体薄膜のエアブリッジ化が可能となった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度に新たに研究員を雇用し研究が加速したことで、おおむね順調に進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究分担者の阪大中村グループが作製した、ゲルマニウムナノクリスタル内包シリコン薄膜などの熱伝導計測を行い、構造に起因した熱輸送の異方性などについて調査し、構造解析と組み合わせて熱フォノン輸送メカニズムを調査する。
また、澤野グループは、貼り合わせ技術開発を進め、シリコン基板上のみに成膜が可能な薄膜についても熱伝導計測が可能になるようにする。
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