2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of coherently-connected nanodot structure for rare-metal-free thermoelectric materials
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25286026
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中村 芳明 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60345105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
澤野 憲太郎 東京都市大学, 工学部, 教授 (90409376)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノ材料・創製プロセス / シリコン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究テーマは、一昨年の装置の不具合のため、研究進捗がやや遅れている状態にあった。そこで、2016年度は、やり残した測定を行い、学会発表を精力的に行った。昨年度、熱伝導率を低減しながら、電気伝導率はバルクと同程度という予備的結果を得ていた。本年度は、それを確認するため、電気伝導率のキャリア濃度依存性を詳細に調べた。ナノ構造へのキャリアドーピングは、イオン注入により行った。よい熱電性能をえるために、熱電材料において、通常1019～1020 cm-3 程度のハイドープを行う必要である。ところが、ナノ構造において、界面へのトラップのため、活性化率が落ちる現象があるため、ハイドープが難しい。単純にイオン注入のドーズ量を上げると、作りこんだ構造が破壊される。そこで、本年度、我々は、マイルドな条件におけるイオン注入と活性化アニール（結晶回復アニール）をナノ構造試料に繰り返し施すことで、ハイドープを狙った。その結果、ナノ構造を維持したまま、ハイドープを行うことができた。その試料の電気測定を行った結果、Siと同程度の電子移動度を得ることができた。また、この試料において、ゼーベック係数測定を行った。ハイドープした薄膜はノンドープのSi基板上に形成されており、基板に流れる電流及び基板のゼーベック係数の効果は無視できる。ゼーベック係数測定の結果、Siと同程度の値であることを確認した。これらの結果と、熱伝導率が低減しているという結果を合わせると、我々は、熱伝導率を低減しながら、高い電気伝導率とゼーベック係数、すなわち高出力因子の維持が可能となるコヒーレントナノ構造の形成に成功したといえる。
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| Research Progress Status |
28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 |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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