| 研究課題/領域番号 |
17H02729
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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 |
ナノ構造物理
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
野村 政宏 東京大学, 生産技術研究所, 准教授 (10466857)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
18,200千円 (直接経費: 14,000千円、間接経費: 4,200千円)
2019年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2018年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2017年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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| キーワード | 熱電変換 / エネルギーハーベスティング / 熱伝導 / フォノンエンジニアリング / フォノン / フォノニック結晶 / energy harvesting / thermoelectrics / phonon engineering / フォノニクス / マイクロ・ナノデバイス / ナノ材料 / エネルギー効率化 / 熱工学 |
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| 研究成果の概要 |
半導体薄膜中でのより高度な熱伝導制御技術の開発と、熱電変換デバイス応用に関する研究を行った。Si薄膜にフォノニックナノ構造を形成し、ナノスケールで顕著になる熱フォノンの弾道性と波動的特性を積極的に利用することで、指向性熱流および固体集熱という新しい概念の提案と実証に成功した。熱電変換デバイス開発では、SOIウェハ上にナノインプリント技術を用いて1 cm角の広さでフォノニックナノ構造を形成し、低熱伝導率化を図ることで熱電変換性能を向上させたデバイスを作製した。ナノ構造化により、パターンなしの薄膜に比べて10倍の発電量を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
独自の測定系を用いて熱フォノニクス・フォノンエンジニアリングの物理探索を系統的に広く行い、独創的な研究によって多くの新しい知見を分野にもたらすとともに高度な熱制御技術を産み出したため、学術的に大きな意義を持つ研究であった。また、ナノ構造化による材料の熱電変換効率の向上を実証したうえで、産学連携体制の構築を行ってデバイス化を進めた。熱フォノン輸送制御という学術的に深いところから、熱電変換デバイス開発につなげる意味で社会的にも有意義な研究であったと考える。本デバイスは、エネルギー自立型低消費電力デバイス用電源としてスマート化社会を支えるため、社会への大きな波及効果が期待できる。
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