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可視光領域の直接ギャップを有するSiGe混晶クラスレートの物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03234
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関岐阜大学

研究代表者

久米 徹二  岐阜大学, 工学部, 教授 (30293541)

研究分担者 福山 敦彦  宮崎大学, 工学部, 教授 (10264368)
鵜殿 治彦  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10282279)
大橋 史隆  岐阜大学, 工学部, 准教授 (20613087)
今井 基晴  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 上席研究員 (90354159)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2017年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
キーワード半導体クラスレート / 薄膜II型クラスレート / IV族元素 / IV族半導体クラスレート / 電子・電気材料 / 太陽電池 / クラスレート / クラスレート薄膜 / 薄膜
研究成果の概要

本研究課題の成果は、次世代半導体材料として期待されるSiGeクラスレートについて以下の4つの点において新たな知見を得たことである。1.初めて透明(絶縁)基板上にGeクラスレート薄膜を形成し、光透過スペクトルを明らかにした。2.SiGe混晶クラスレートの作製に成功し、その最適な合成条件、結晶構造について情報が得られた。3.新しいクラスレート薄膜作製手法を提案し、より高品質な薄膜を短時間での作製に成功した。4.クラスレート薄膜の形成に重要なパラメータを理解した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

半導体産業の根幹をなしているIV族元素Si、Geの新しい結晶構造であるクラスレートは、古くから注目されてきた材料の一つである。本課題により、クラスレートの薄膜状合成に道筋を得たことで、今後この物性を実験的に調べることが可能になった。通常のダイヤモンド構造よりも優れるとされるクラスレートの太陽電池材料としての可能性を見出すことになれば、従来にない安価で高性能の太陽電池材料として半導体産業に大きなインパクトを与えることになる。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (48件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Electron spin resonance, dynamic Jahn-Teller effect, and electric transport mechanism in Na-doped type II silicon clathrates2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaga Mitsuo、Kishita Takumi、Goto Kouhei、Sunaba Shogo、Kume Tetsuji、Ban Takayuki、Himeno Roto、Ohashi Fumitaka、Nonomura Shuichi
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 140 ページ: 109358-109358

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2020.109358

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Si Clathrate Films with Various Annealing Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K.、Kumar R.、Maeda T.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 011101-011101

    • DOI

      10.7567/jjapcp.8.011101

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Guest Free Type?II Si?Ge Clathrate Using Ionic Liquid Method2020

    • 著者名/発表者名
      Hisamatsu H.、Yamada K.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 011302-011302

    • DOI

      10.7567/jjapcp.8.011102

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X-Ray Diffraction Investigation of Lithium Silicides under High Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Iwasa H.、Ikemoto S.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics: Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 011302-011302

    • DOI

      10.7567/jjapcp.8.011302

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth of Ge clathrate on sapphire and optical properties2020

    • 著者名/発表者名
      Kumar R.、Maeda T.、Hazama Y.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SF ページ: SFFC05-SFFC05

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab6e0a

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Semiconducting ternary Si clathrates2020

    • 著者名/発表者名
      Imai Motoharu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SF ページ: SF0804-SF0804

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab69e1

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 半導体Siクラスレート2019

    • 著者名/発表者名
      今井基晴,久米徹二
    • 雑誌名

      固体物理

      巻: 53 ページ: 17-30

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Group IV clathrates for photovoltaic applications2017

    • 著者名/発表者名
      Kume Tetsuji、Ohashi Fumitaka、Nonomura Shuichi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 5S1 ページ: 05DA05-05DA05

    • DOI

      10.7567/jjap.56.05da05

    • NAID

      210000147753

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Si allotropes and group IV clathrates investigated under high pressures2017

    • 著者名/発表者名
      Kim Duck Young、Kume Tetsuji
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 56 号: 5S3 ページ: 05FA07-05FA07

    • DOI

      10.7567/jjap.56.05fa07

    • NAID

      210000147797

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical transmittance and reflectance studies and evidence of weak electron?phonon interaction in Type-I Ge clathrate Ba8Ga16Ge302017

    • 著者名/発表者名
      Udono Haruhiko、Imai Motoharu、Kojima Shuhei、Kume Tetsuji、Tanigaki Katsumi、Tajima Hiroyuki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 121 号: 17 ページ: 175105-175105

    • DOI

      10.1063/1.4983076

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A new synthesis technique for type-II Ge clathrate filme2021

    • 著者名/発表者名
      Rahul Kumar, Y. Hazama, F. Ohashi, H.S. Jha, T. Kume
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会(オンライン開催)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of ternary type II clathrate films using AlGe alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Tun Naign Aye, Rahul Kumar, Himanshu S. Jha, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会(オンライン開催)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 新規三元系化合物 LiSi1-x Gex の合成2020

    • 著者名/発表者名
      池本 彰吾, 杉浦 優太郎, ヒマンシュ S ジャ, 大橋 史隆, 久米 徹二
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Na内包II型Geクラスレート膜の新規合成方法2020

    • 著者名/発表者名
      Rahul Kumar, 大橋 史隆, 山田 航平, Himanshu S. Jha, 久米 徹二
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of type II clathrate film using AlGe alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Tun Naign Aye, Rahul Kumar, Himanshu S. Jha, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Ge Clathrate on Sapphire and Optical Properties2019

    • 著者名/発表者名
      R. Kumar, T. Maeda, Y. Hazama, F. Ohashi, H. S. Jha, T. Kume
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Semiconducting Ternary Si Clathrates.2019

    • 著者名/発表者名
      M. IMAI
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural analysis of guest free type II Si-Ge clathrate,2019

    • 著者名/発表者名
      H. Hisamatsu, K. Yamada, F. Ohashi, H. S. Jha, and T. Kume
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] XRD investigation of lithium silicide under high pressure2019

    • 著者名/発表者名
      H. Iwasa, S. Ikemoto, F. Ohashi, H. S. Jha, and T. Kume
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic properties of Na doped type II Ge clathrate film grown on sapphire substrate,2019

    • 著者名/発表者名
      R. Tanahashi, Y. Hazama, F. Ohashi, H. Shekher Jha, and T. Kume
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Growth of Si Clathrate Films with Various Annealing Conditions,2019

    • 著者名/発表者名
      K. Tanaka, R. Kumar, T. Maeda, F. Ohashi, H. S. Jha, and T. Kume
    • 学会等名
      APAC Silicide 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical and Electrical Characterizations of Ge Type II Clathrate Films Grown on Sapphire Substrate2019

    • 著者名/発表者名
      R. Kumar, T. Maeda, R. Tanahashi, Y. Hazama, F. Ohashi, H. S. Jha, T. Kume
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 放射光粉末XRD測定によるリチウムシリサイド化合物の高圧物性2019

    • 著者名/発表者名
      岩砂皓之、野村京平、Jha Himanshu Shekhar、大橋史隆、久米徹二
    • 学会等名
      第60回高圧討論j会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] II型SiGeクラスレートの合成と構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      久松 大峰,山田 邦彦,Himanshu S. Jha,大橋 史隆,久米 徹二
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] IV族系II型半導体クラスレートの研究開発2018

    • 著者名/発表者名
      久米徹二、大橋史隆、Jha Himanshu Shekhar
    • 学会等名
      第32回シリサイド系半導体研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Li-Si系化合物の高圧XRD測定2018

    • 著者名/発表者名
      岩砂皓之,野村京平, Himanshu S. Jha,大橋史隆,久米徹二
    • 学会等名
      第59回高圧討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] II型VI族半導体クラスレートの研究開発2018

    • 著者名/発表者名
      久米徹二
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Na内包II型Geクラスレート膜の光透過スペクトル評価2018

    • 著者名/発表者名
      前田 拓磨, ヒマンシュ S ジャ, 大橋 史隆, 久米 徹二, 野々村 修一
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] リチウムシリサイド系化合物の作製と高圧物性2018

    • 著者名/発表者名
      岩砂皓之,野村京平,Himanshu S.Jha,久米徹二
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ゲストフリーSiGe合金クラスレートの合成2018

    • 著者名/発表者名
      山田 邦彦,Himanshu S. Jha, 久米 徹二, 大橋 史隆
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート作製のための小型真空蒸着装置の構築2018

    • 著者名/発表者名
      神戸 慎也,久米 徹二,Himanshu S. Jha,大橋 史隆
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電界印加によるII型Geクラスレート膜の合成およびNa除2018

    • 著者名/発表者名
      富士岡 友也, 浅野 友紀, 大橋 史隆, 久米 徹二, ヒマンシュ シャカール ジャ, 野々村 修一
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Li-Si系化合物の合成と高圧物性2018

    • 著者名/発表者名
      岩砂皓之、野村京平、Himanshu S. Jha、久米徹二
    • 学会等名
      第18回シリサイド系半導体・夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] II型SiGeクラスレートの作製2018

    • 著者名/発表者名
      山田 邦彦,Himanshu S. Jha, 久米 徹二, 大橋 史隆
    • 学会等名
      第18回シリサイド系半導体・夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] クラスレート作製のための小型蒸着装置の構築2018

    • 著者名/発表者名
      神戸 慎也, 久米 徹二, Himanshu S. Jha , 大橋 史隆
    • 学会等名
      第18回シリサイド系半導体・夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Geクラスレート薄膜の光吸収スペクトル2018

    • 著者名/発表者名
      前田 拓磨, ヒマンシュ S ジャ, 大橋 史隆, 久米 徹二, 野々村 修一
    • 学会等名
      第18回シリサイド系半導体・夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] II型Siクラスレートの金属との接合特性2018

    • 著者名/発表者名
      "富士岡 友也, ヒマンシュ シャカール ジャ, 大橋 史隆, 久米 徹二, 野々村 修一"
    • 学会等名
      第18回シリサイド系半導体・夏の学校
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 紫外から赤外領域におけるII型Geクラスレート膜の光吸収スペクトル2018

    • 著者名/発表者名
      前田 拓磨、ジャ ヒマンシュ、大橋 史隆、久米 徹二、野々村 修一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] "Gaフラックスを用いたK8Ga8Si38単結晶の育成 次世代太陽電池用新材料研究会"2018

    • 著者名/発表者名
      今井 基晴, 鵜殿 治彦.
    • 学会等名
      第8回次世代太陽電池用新材料研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Type II Germanium Clathrate NaxGe136 Thin Films on Sapphire Substrates2018

    • 著者名/発表者名
      H. S. Jha, N. Sugii, F. Ohashi, T. Kume, T. Mukai, T. Ban, S. Nonomura
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゲストフリーSiGeクラスレートの合成2017

    • 著者名/発表者名
      山田 邦彦, 木野 拓也, Himanshu S. Jha, 久米 徹二
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ゲストフリーⅡ型Geクラスレート膜の合成Ⅱ2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木 渉太, 久米 徹二, 境 健太郎, Himanshu S. Jha, 大橋 史隆, 野々村 修一, 福山敦彦
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] II型Siクラスレート膜の表面自然酸化過程2017

    • 著者名/発表者名
      浅野友紀, 浦野和俊, 大橋 史隆, 久米 徹二, 伴 隆幸, 野々村 修一
    • 学会等名
      第78回 応用物理学会 秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] NaxSi136膜のデバイス化に向けた表面酸化膜の形成過程と金属電極との接合特性の評価2017

    • 著者名/発表者名
      伊藤 榛悟,浅野 友紀,阪上 真史,浦野 和俊,富士岡 友也,大橋 史隆,久米 徹二,伴 隆幸,野々村 修一
    • 学会等名
      第14回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Growth of Type II Germanium Clathrate on Sapphire Substrates2017

    • 著者名/発表者名
      Nanto Sugii, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume, Himanshu S. Jha, Tetsuya Mukai, Hideya Makino, Kansei Suzuki, Shuichi Nonomura
    • 学会等名
      27th International Photovoltaic Science and Engineering Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ge基板上に作製した膜状ゲストフリーGeクラスレート2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木渉太, H. S. Jha, 大橋史隆, 久米徹二
    • 学会等名
      第17回シリサイド系半導体 夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体を用いたII型SiGe合金クラスレートの合成2017

    • 著者名/発表者名
      山田邦彦, H. S. Jha, 大橋史隆, 久米徹二
    • 学会等名
      第17回シリサイド系半導体 夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Li-Si系化合物の作製およびその高圧ラマン測定2017

    • 著者名/発表者名
      野村京平, H. S. Jha, 久米徹二
    • 学会等名
      第17回シリサイド系半導体 夏の学校
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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