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ラマン分光オペランド測定による極微細熱電発電Siナノワイヤデバイスの熱伝導率評価

Research Project

Project/Area Number 17J08240
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionMeiji University

Principal Investigator

横川 凌  明治大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥300,000 (Direct Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2018: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Fiscal Year 2017: ¥100,000 (Direct Cost: ¥100,000)
Keywordsラマン分光法 / Siナノワイヤ / 熱電発電デバイス / SiO2 / ストークス・アンチストークスラマン散乱 / 分子動力学法(MD)
Outline of Annual Research Achievements

今年度は極微細熱電発電Siナノワイヤデバイスにおける極微小領域の温度分布評価実現のため、ラマン分光オペランド測定に取り組み、測定条件およびデバイスデザイン最適化を試みた。試料に局所的な温度勾配を形成することを目的として作製した温調プローバを顕微ラマン分光器に搭載することで、ラマン測定で得られる格子振動(フォノン)のエネルギー情報を元に、熱電発電Siナノワイヤデバイスの温度測定が可能かを検討した。また、Siナノワイヤに対する入射光の侵入長を抑えるため、UV励起光源を選択した。
ラマン分光オペランド測定を実施した結果、温調プローバの温度上昇に伴い、熱電発電Siナノワイヤデバイス内のSiナノワイヤに関するラマンシフト(光学フォノンモード)が徐々に低波数側へシフトすることが確認された。また、過去の文献で報告されているSiのラマンシフトと温度の関係式を用いて、Siナノワイヤの温度を算出した結果、温調プローバから誘起される熱が適切にSiナノワイヤ部分へ伝わっていることが明らかになった。更にSiナノワイヤの場所依存性も評価し、温調プローバから離れている箇所では熱伝導が遅延することを示した。
しかしながら、ある一定時間を過ぎると、試料全体が温まり局所的な温度勾配ができていないことも同時に明らかになった。この点に関しては、冷却試料ステージを導入することで改善できると考えている。本研究課題で得られた知見を元に、今後更なるラマン分光オペランド測定の高精度化が期待される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (87 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (15 results) (of which Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 4 results) Presentation (72 results) (of which Int'l Joint Research: 22 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Anisotropic biaxial stress evaluation in metal-organic chemical vapor deposition grown Ge1-Sn mesa structure by oil-immersion Raman spectroscopy2020

    • Author(s)
      Kazutoshi Yoshioka, Ryo Yokogawa, Atsushi Ogura
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 697 Pages: 137797-137797

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2020.137797

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    • Journal Title

      ECS Transactions

      Volume: 92 Issue: 4 Pages: 33-39

    • DOI

      10.1149/09204.0033ecst

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      Ryo Yokogawa, Motohiro Tomita, Takanobu Watanabe, Atsushi Ogura
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: SD Pages: SDDF04-SDDF04

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0889

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    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: SB Pages: SBBD07-SBBD07

    • DOI

      10.7567/1347-4065/aafd90

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      Volume: 86 Issue: 7 Pages: 87-93

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      10.1149/08607.0087ecst

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      Volume: 57 Issue: 10 Pages: 106601-106601

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      Volume: 86 Issue: 7 Pages: 59-65

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      10.1149/08607.0329ecst

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      Science and Technology of Advanced Materials (STAM)

      Volume: 未定 Issue: 1 Pages: 443-453

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      10.1080/14686996.2018.1460177

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      Volume: 47 Issue: 9 Pages: 5050-5055

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      10.1007/s11664-018-6318-2

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      Yokogawa Ryo、Hashimoto Shuichiro、Asada Shuhei、Tomita Motohiro、Watanabe Takanobu、Ogura Atsushi
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      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 56 Issue: 6S1 Pages: 06GG10-06GG10

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      K. Takeuchi, R. Yokogawa, S. Ishihara, S. Yamamoto, S. Konoshima, K. Sawano, and A. Ogura
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      Volume: 56 Issue: 11 Pages: 110313-110313

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      Journal of Applied Physics

      Volume: 122 Issue: 14 Pages: 144305-144305

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      10.1063/1.4999195

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      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-017-16724-4

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  • [Presentation] Evaluation of Strain Relaxation in Stripe-Shaped Ge1-xSnx Mesa Structure Using X-ray Diffraction Reciprocal Space Mapping2019

    • Author(s)
      Yuki Takahashi, Ryo Yokogawa, Kohei Suda, Atsushi Ogura, Ichiro Hirosawa
    • Organizer
      18th Conference on Defects-Recognition, Imaging and Physics in Semiconductors (DRIP XVIII)
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  • [Presentation] Sawing Damage Control for Thin Flexible Si Solar Cells2019

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      Kohei Onishi, Ryo Yokogawa, Tappei Nishihara, Takefumi Kamioka, Kyotaro Nakamura, Yoshio Oshita, Tomoyuki Kawatsu, Toshiki Nagai, Noboru Yamada, Yukio Miyashita, Atsushi Ogura
    • Organizer
      36th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition (EU PVSEC 2019)
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  • [Presentation] Ultra-Thin Lightweight Bendable Crystalline Si Solar Cells for Solar Vehicles2019

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      Yoshio Ohshita, Kohei Onishi, Ryo Yokogawa, Tappei Nishihara, Takefumi Kamioka, Kyotaro Nakamura, Tomoyuki Kawatsu, Toshiki Nagai, Noboru Yamada, Yukio Miyashita, Atsushi Ogura
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      46th IEEE Photovoltaic Specialists Conference (PVSC 46)
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      横川凌
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      横川凌, 高橋恒太, 富田基裕, 黒澤昌志, 渡邉孝信, 小椋厚志
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      第66回応用物理学会春季学術講演会
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      横川凌, 富田基裕, 渡邉孝信, 小椋厚志
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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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