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電気化学的界面を用いたナノ構造制御による新規熱電材料の探索

研究課題

研究課題/領域番号 17K19060
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 応用物理物性およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

清水 直  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (60595932)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
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: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード物性実験 / 電界効果 / 電気化学 / 熱電効果
研究成果の概要

本課題では、電気化学反応を用いて薄膜の厚さを精密に制御しながら熱電効果測定を行う方法の開発を行なった。半導体表面の電気化学的界面を制御しながら熱電効果測定を同時に行うことができれば、様々な半導体材料においてナノスケール領域のゼーベック係数の研究が可能となると考えられる。平成29年度は電気化学反応による試料のエッチングを行いながら熱電効果を測定する方法を確立した。そして平成30年度には、一つの半導体試料において、熱電特性の温度―試料厚みによるマッピングに初めて成功した。
本研究から得られた成果は、さらなる新しい革新的熱電材料の探索に展開できると期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

近年、コンピュータだけではなく、全ての“モノ”をインターネットにつなぐ、いわゆる IoT 社会へ向けた取り組みが着実に進んできている。その中で、エネルギーハーベスティングによ るエネルギー創出が必須の課題としてあげられ、熱電発電の重要性が再認識されている。本研究課題により、二次元超薄膜の 熱電効果の新しい研究手法を確立し、またそれを様々な物質に適用することで、これまで困難 であった超薄膜領域の熱電効果の研究を飛躍的に推進できると期待される。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Giant thermoelectric power factor in ultrathin FeSe superconductor2019

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Junichi Shiogai, Nayuta Takemori, Shiro Sakai, Hiroaki Ikeda, Ryotaro Arita, Tsutomu Nojima, Atsushi Tsukazaki, Yoshihiro Iwasa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-019-08784-z

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Enhancement of superconducting transition temperature in FeSe electric-double-layer transistor with multivalent ionic liquids2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Miyakawa, Junichi Shiogai, Sunao Shimizu, Michio Matsumoto, Yukihiro Ito, Takayuki Harada, Kohei Fujiwara, Tsutomu Nojima, Yoshimitsu Itoh, Takuzo Aida, Yoshihiro Iwasa, Atsushi Tsukazaki
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Materials

      巻: 2 号: 3 ページ: 031801-031801

    • DOI

      10.1103/physrevmaterials.2.031801

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exceptionally High Electric Double Layer Capacitances of Oligomeric Ionic Liquids2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsumoto, S. Shimizu, R. Sotoike, M. Watanabe, Y. Iwasa, Y. Itoh, T. Aida
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 139 号: 45 ページ: 16072-16075

    • DOI

      10.1021/jacs.7b09156

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Endeavor of Iontronics: From Fundamentals to Applications of Ion-Controlled Electronics2017

    • 著者名/発表者名
      S. Z. Bisri, S. Shimizu, M. Nakano, Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Adv. Mater.

      巻: 29 号: 25

    • DOI

      10.1002/adma.201607054

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bulk rectification effect in a polar semiconductor2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ideue, K. Hamamoto, S. Koshikawa, M. Ezawa, S. Shimizu, Y. Kaneko, Y. Tokura, N. Nagaosa and Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: online 号: 6 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1038/nphys4056

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Enhanced Seebeck effect in ion-gated FeSe2019

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu、Junichi Shiogai、Nayuta Takemori、Shiro Sakai、Hiroaki Ikeda、Ryotaro Arita、Tsutomu Nojima、Atsushi Tsukazaki、Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電気二重層トランジスタと固体物性研究2019

    • 著者名/発表者名
      清水直
    • 学会等名
      第3回全固体電池研究開発に関する研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electric field control of thermoelectric properties in layered two dimensional materials2018

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu
    • 学会等名
      3rd EU-Japan Workshop on Graphene and Related 2D Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] SrTiO3電場誘起超伝導体における高ドープ領域での面内臨界磁場の増大2018

    • 著者名/発表者名
      大内拓, 清水直, 岩佐義宏, 野島勉
    • 学会等名
      日本物理学会 第73会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric Effect in Ultrathin FeSe2018

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu、Shiogai Junichi、Nayuta Takemori、Shiro Sakai、Hiroaki Ikeda、Ryotaro Arita、Tsutomu Nojima、Atsushi Tsukazaki、Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric transport in gate-induced two dimensional electrons2017

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Emergent 2D Materials 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] FeSe極薄膜の熱電効果2017

    • 著者名/発表者名
      清水直、塩貝純一、野島勉、塚﨑敦、岩佐義宏
    • 学会等名
      第78回応用物理学会周期学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] 2次元物質で高効率の熱電変換を実現

    • URL

      http://www.riken.jp/pr/press/2019/20190305_2/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2020-03-30  

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