| 研究課題/領域番号 |
15360161
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子・電気材料工学
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
佐々木 公洋 金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40162359)
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| 研究分担者 |
守本 純 防衛大学校, 電気情報学群, 教授
畑 朋延 金沢大学, 工学部, 教授 (50019767)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
13,900千円 (直接経費: 13,900千円)
2005年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
2004年度: 4,400千円 (直接経費: 4,400千円)
2003年度: 7,900千円 (直接経費: 7,900千円)
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| キーワード | 熱電効果 / SiGe / 歪み緩和 / エピタキシャル成長 / パワーファクター / ゼーベック係数 / 結晶欠陥 / ZT / 高濃度ドープ / 多層構造膜 / 熱電性能指数 |
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| 研究概要 |
・結晶性
XRD測定によりSiGe膜結晶性を評価した結果、基板温度300-350℃では、結晶成長は起こらず、非晶質状態であった。400℃で非常にブロードな回折ピークが観られ、わずかながら結晶成長が確認された。またRHEED観察により膜成長は、ランダム配向ではなくエピタキシャル成長であることもわかった。500℃以上では鋭い回折ピークが現れ良好な結晶性となっていることがわかった。
・抵抗率
基板温度の上昇とともに基板温度400℃までは抵抗率が減少するが、400℃を境に再び上昇する結果を得た。これは、低温では非晶質構造であるためキャリアの生成が起こらない、あるいはキャリアが生成しても欠陥準位に束縛され移動できないためである。徐々に結晶化が進むと束縛が解け移動が可能になり抵抗率は減少する。しかし、高温成長では結晶性が良く真性半導体となるためキャリアが生成されにくくなり、抵抗率が再び上昇すると解釈される。結晶成長が開始した400℃では、適度な結晶欠陥が存在しそれがキャリアを生成し、結晶化した領域を伝導するため抵抗率の低下が見られたと考えられる。
・ゼーベック係数
作製したSiGe膜は、1.5-2mV/KというバルクSiGeの3倍以上の熱起電能を示した。抵抗の低い試料でややゼーベック係数が小さくなったが、作製温度や結晶性との相関は観られなかった。
・熱電性能
測定された抵抗率とゼーベック係数よりその材料から取り出せる有能電力すなわちパワーファクターを見積もったところ、7.2x10^<-2>Wm^<-1>K^<-2>という非常に大きな値が得られた。また、バルクSiGeの熱伝導率を用いて無次元性能指数を計算するとZT=1.3が求められ、有望な熱電材料であることを示した。
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