| 研究課題/領域番号 |
16H03898
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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 |
応用物理学一般
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
寒川 誠二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30323108)
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| 研究分担者 |
中村 雅一 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (80332568)
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| 研究協力者 |
菊池 亜紀応
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2017年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
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| キーワード | 熱電素子 / 量子ドット / ナノ構造 / フォノンエンジニアリング / エネルギー変換 / フォノン・バンド独立制御 |
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| 研究成果の概要 |
本研究ではウエハ上に高精度に直径制御されたMNWs（M：Si、Ge、Si/SiGe0.3積層膜）を高密度に作製し、前述したMNWs（M：Si、Ge、Si/SiGe0.3積層膜）間をヘテロ材料（SoG、SiGe0.3）で埋込んだナノ構造体を形成し、熱伝導率を評価することでナノ構造体内部での熱伝導の理解を深めた。更に作製したSiNWs-SiGe0.3複合膜の電気特性を併せて評価し、電気特性を維持したまま、熱伝導率を制御可能なことを実証した。また開発したSiNWs-SiGe0.3複合膜を用いて、熱電変換素子を作製し、上記薄膜が熱電変換素子用途として利用できることを実証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
熱エネルギーを直接電気エネルギーに変換する熱電変換技術は、排熱エネルギーの再資源化という意味で極めて注目されている。しかし、現在使用されている熱電変換材料はBi、Sb、Te、Pb、Seなどが主成分で環境問題、資源問題の懸念があり、また室温近傍の材料は50年来開発が停滞しているといっても過言ではない。そこで、本研究では、安全で豊富な、また、半導体素子と集積化が可能な材料であるシリコンに独自技術を用いて無欠陥周期ナノ構造を作製し、その電気伝導率と熱伝導率の独立制御を実現することに成功した。その結果、半導体素子やセンサーと集積可能な微小電源としての可能性を実証できた。
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