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Engineering directional heat flow in semiconductor nanostructures

研究課題

研究課題/領域番号 18K14078
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28020:ナノ構造物理関連
研究機関東京大学

研究代表者

Anufriev Roman  東京大学, 生産技術研究所, 特任助教 (40815875)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2018年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワードphonons / thermal conductivity / thermal transport / nanowires / heat transport / phononics / heat conduction / thermoelectrics
研究成果の概要

マクロスケールでの古典的な熱拡散とは異なり、ナノスケールの半導体においては、フォノンの弾道性が顕著になる。本研究では、さまざまな形状のナノワイヤを用いた熱拡散測定を比較することで、ナノワイヤ自体の熱伝導率を直接的に測定した。これにより、シリコンで弾道的フォノン輸送が生じる温度とナノワイヤ長さの範囲が得られ、ナノワイヤにおけるフォノン輸送の指向性が調べられるようになった。フォノンの弾道的性質は、4 Kで、ナノワイヤ長さが400 nmのとき最も強く見られ、より高温でより長いナノワイヤでは徐々に弱くなることを発見した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

These results showed that silicon is can exhibit strong ballistic heat conduction only at low temperatures. Hence for real-world applications, such as heat dissipation in microelectronics, we should search for materials with longer phonon mean free path, such as SiC, BN, or BAs.

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Probing ballistic thermal conduction in segmented silicon nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      Anufriev Roman、Gluchko Sergei、Volz Sebastian、Nomura Masahiro
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 11 号: 28 ページ: 13407-13414

    • DOI

      10.1039/c9nr03863a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coherent Thermal Conduction in Silicon Nanowires with Periodic Wings2019

    • 著者名/発表者名
      Roman Anufriev and Masahiro Nomura
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 9 号: 2 ページ: 142-142

    • DOI

      10.3390/nano9020142

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quasi-Ballistic Heat Conduction due to Levy Phonon Flights in Silicon Nanowires2018

    • 著者名/発表者名
      Roman Anufriev , Sergei Gluchko, Sebastian Volz, and Masahiro Nomura
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 12 号: 12 ページ: 11928-11928

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b07597

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Length and temperature ranges of ballistic thermal conduction in serpentine silicon nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      R. Anufriev, S. Gluchko, S. Volz, and M. Nomura
    • 学会等名
      European material research metting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ballistic thermal transport in silicon nanowires2019

    • 著者名/発表者名
      R. Anufriev and M. Nomura
    • 学会等名
      Nanowire week
    • 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] Quasi-ballistic heat conduction due to Levy phonon flights in silicon nanowires up to room temperature2018

    • 著者名/発表者名
      Roman Anufriev, Sergei Gluchko, Sebastian Volz and Masahiro Nomura
    • 学会等名
      Nanoscale and Microscale Heat Transfer VI
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quasi-ballistic heat transport in silicon nanowires at different temperatures2018

    • 著者名/発表者名
      Roman Anufriev, Sergei Gluchko, Sebastian Volz and Masahiro Nomura
    • 学会等名
      JSAP (Fall meeting)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-02-19  

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