2023 Fiscal Year Research-status Report
Growth mechanism and thermoelectric conversion property of transition metal dichalcogenides thin films
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22K04181
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
冨谷 茂隆 奈良先端科学技術大学院大学, データ駆動型サイエンス創造センター, 教授 (40867016)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
若林 整 東京工業大学, 工学院, 教授 (80700153)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 遷移金属ダイカルコゲナイド / 熱電変換 / 透過電子顕微鏡 / ラマン分光 / プラズマドーピング / コンタクト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDC）は、室温領域で高い熱電変換性能が期待されている。本研究では、RFスパッタ法によるTMDC薄膜において成膜過程や硫黄雰囲気下でのアニール処理等による構造変化をトレースし、その成膜・成長機構の解明を進めている。また、併せて、その過程でデバイス作製を視野に、その構造と熱物性・電気特性との相関を把握することもスコープ としている。
①アモルファスSiO2 上にRF スパッタMoS2 膜の材料組織を評価するために、透過電子顕微鏡(TEM)の平面観察手法を立ち上げ、ナノビームプリセッション電子回折法よるautomated crystal orientation mapping-TEM (ACOM-TEM）により膜の結晶方位分布および結晶粒サイズを定量的に評価することが可能となった。また、堆積レートを抑制する目的でスパッタ装置のターゲットー基板間にメッシュを導入することにより、結晶粒サイズの増大効果を確認した。
②デバイス作製にはキャリア濃度を制御する必要がある。このため、RFスパッタ二硫化タングステン(WS2)膜に対してCl2プラズマ・ドーピング法を検討した。この処理を施した膜の導電率（0.440 S/m）は、未処理の場合（0.201 S/m）の2倍以上の結果を得た。
③デバイス作製には、電極コンタクト形成が重要である。RFスパッタ二硫化モリブデン(MoS2)膜に対して、Ti(仕事関数:4.33eV)に比べてAlSC(3.84eV)を用いることでコンタクト特性の改善を確認した。
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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
透過電子顕微鏡法による平面薄膜の観察は完了した。電気特性評価も進めている。ラマン分光法による熱伝導率測定法の構築も完了し、スパッタMoS2膜など評価を進めているなど順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在進めているラマン分光法による熱伝導測定法の立ち上げを完了したので、３年目は、スパッタMoS2膜の熱伝導率および下地SiO2膜との界面熱抵抗率の測定・解析を進める。透過電子顕微鏡法によるMoS2膜の平面薄膜観察を行った結果と
合わせて、構造と熱伝導率との相関等を調べていく。
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| Causes of Carryover |
当該年度にて国際会議での発表を予定していたが、次年度に繰り越すため。また、次年度に実験条件を追加して実施するため。
当該年度および次年度での成果の論文投稿費用および国際学会等発表にかかわる旅費、および、次年度における実験治具等の消耗品購入費用の使用を計画している。
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