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2023 Fiscal Year Annual Research Report

大気・熱安定性に優れる14族2.5次元物質の創製と熱電応用への展開

Publicly Offered Research

Project AreaScience of 2.5 Dimensional Materials: Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation
Project/Area Number 22H05456
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

黒澤 昌志  名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40715439)

Project Period (FY) 2022-06-16 – 2024-03-31
Keywordsゲルマニウム / シリコン / ナノシート / 大気安定性 / 熱安定性 / 熱電応用
Outline of Annual Research Achievements

本年度得られた主な成果を以下に示す。
(1)カルシウムシリサイド(CaSi2)薄膜の合成および熱電物性評価:スパッタリング法を用い、高抵抗Si(111)基板上にCaSi2薄膜の形成を試みた。6R-CaSi2 006, 0012, 0015, 0018に帰属されるX線回折ピークが観測された。6R-CaSi2 0012のピーク位置からc軸長を算出したところバルク(3.060 nm)に対して0.2%大きな値が得られた。これは6R-CaSi2薄膜とSi基板の間に存在する格子ミスマッチ(~4%)に由来すると考えられる。熱電物性を室温で測定したところ、パワーファクターは9.6 μV/cmK2と先行研究に比べると低い値であったが、低温領域においてフォノンドラッグ起因のゼーベック係数の増大が見られることを発見した。
(2)水素修飾ゲルマネン(GeH)薄膜の熱安定性評価:Ge(111)基板上に合成したGeH薄膜試料を用い、水素脱離する際の加熱条件と結晶構造の相関をX線回折法により調査した。超高真空中では300℃程度までの加熱であれば、当該材料特有の層状構造が破壊されないことが判明した。先行研究の熱安定性(H2/Ar雰囲気中では75℃で非晶質化)を大きく上回る、インパクトある成果である。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Tensile-strained Ge1-xSnx layers on Si(001) substrate by solid-phase epitaxy featuring seed layer introduction2024

    • Author(s)
      Hiraide Tatsuma、Shibayama Shigehisa、Kurosawa Masashi、Sakashita Mitsuo、Nakatsuka Osamu
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 63 Pages: 045505~045505

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ad358f

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Heteroepitaxial growth of CaGe2 films on high-resistivity Si(111) substrates and its application for germanane synthesizing2023

    • Author(s)
      Okada Kazuya、Shibayama Shigehisa、Sakashita Mitsuo、Nakatsuka Osamu、Kurosawa Masashi
    • Journal Title

      Materials Science in Semiconductor Processing

      Volume: 161 Pages: 107462~107462

    • DOI

      10.1016/j.mssp.2023.107462

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高抵抗Si(111)基板上へのCaSi2薄膜形成と低温熱電物性評価2024

    • Author(s)
      加藤高, 柴山茂久, 坂下満男 , 中塚理, 片瀬貴義, 黒澤昌志
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] 真空中加熱によるGe(111)基板上GeH薄膜の層間距離変化2024

    • Author(s)
      松本一歩, 洗平昌晃, 柴山茂久, 坂下満男, 中塚理, 黒澤昌志
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
  • [Presentation] Low-temperature Thermoelectric Properties of GeSn Alloys Films2023

    • Author(s)
      M. Kurosawa, T. Katase, Y. Imai, M. Nakata, M. Kimura, T. Kamiya, S. Shibayama, M. Sakashita, and O. Nakatsuka
    • Organizer
      The Joint ISDTM/ICSI conference 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] First-principles study on two-dimensional materials of silicon/germanium2023

    • Author(s)
      M. Araidai, M. Itoh, D. Ishihara, M. Kurosawa, A. Ohta, A. Yamakage, and K. Shiraishi
    • Organizer
      2023年日本表面真空学会学術講演会
  • [Presentation] 粉末シリカンとゲルマナンの電気的特性評価2023

    • Author(s)
      大西康介, 上田光秀, 山田繁, 伊藤貴司, 黒澤昌志
    • Organizer
      第10回 応用物理学会 名古屋大学スチューデントチャプター 東海地区学術講演会
  • [Presentation] A new challenge in group-IV materials: energy harvesting application & 2D crystal synthesizing2023

    • Author(s)
      M. Kurosawa, A. Ohta, M. Araidai, S. Shibayama, M. Sakashita, and O. Nakatsuka
    • Organizer
      14th International Workshop on New Group IV Semiconductor Nanoelectronics
    • Int'l Joint Research / Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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