2020 Fiscal Year Annual Research Report
低次元構造とキャリア数制御に基づくナノスケール熱電現象の開拓
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20H02830
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Central Research Institute of Electric Power Industry |
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Principal Investigator |
清水 直 一般財団法人電力中央研究所, 材料科学研究所, 主任研究員 (60595932)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 熱電効果 / ナノ材料 / 低次元 / 電界効果 / 電気二重層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高い熱電特性を有する機能性半導体材料や複合材料の実現を目指し、低次元材料、ナノ材料における熱電効果の探索が世界中で進められている。それと同時に、興味深い新規材料が合成され、また理論計算からも新たに熱電材料の提案がなされている。本研究では、様々なナノ材料の熱電特性を評価する方法の開発や、それを用いた新規熱電材料の探索を行う。特に、電気二重層トランジスタを用いた電子物性の精密制御技術は、ナノ材料の有するポテンシャルを開拓する上で極めて有力なツールとなる(Advanced Materials 29, 1607054 (2017).)。
本年度は、高い熱電特性を示すことが知られるSnSeを取り上げ、薄膜作製および熱電効果測定を行った。大気中でのアニールにより、キャリアが電子からホールに代わること、またそれにともないゼーベック係数の符号が反転することを示した。また、アニール前のゼーベック係数は+800 uV/K程度であるが、アニール後には-450 uV/Kへと、1200 uV/Kもの大きな変化が起こる。光学特性の測定からバンドギャップが変化すること、X線回折およびEDXの結果から、元々p型であるSnSeの表面がn型に変化することを明らかにした。本成果はScientific Reports 11, 1637 (2021).において報告した。
さらに、基板効果を利用した六方晶WO3の測定を開始し、熱電特性の温度-キャリア濃度依存性の測定を進めている。上記の結果と合わせて2022年度に学会および論文発表を行う。
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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
2020年度は、SnSe薄膜を始めとするいくつかの材料の測定を順調に進め論文や学会などで報告し、また計画をおおよそスケジュール通りに進めることができた。そのため、本研究の進展具合は「当初の計画どおりに進展している」と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は順調に研究を行うことができ、これまでの研究計画は予定通りに進行していると考えている。2021年度の実験についても、計画の変更などの予定はない。WO3やSnSe薄膜から電気二重層トランジスタを作製し、熱電特性の温度-キャリア濃度依存性の系統的な測定を進める。
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