| 研究課題/領域番号 |
19H02601
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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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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 奈良先端科学技術大学院大学 |
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研究代表者 |
浦岡 行治 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20314536)
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| 研究分担者 |
上沼 睦典 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (20549092)
Bermundo J.P.S 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (60782521)
石河 泰明 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 准教授 (70581130)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2019年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 熱電変換素子 / 酸化物半導体 / 薄膜半導体 / 原子層堆積法 / 半導体デバイス / 熱電素子 / ゼーベック効果 / 半導体 / 酸化物 / 熱抵抗 / 電気抵抗 / 金属酸化物 / フレキシブル基板 / 薄膜トランジスタ / 薄膜材料 / 熱輸送 / 熱伝導度 / 3次元構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高性能な熱電素子を実現するためには、電気伝導度と熱伝道率の独立した制御が不可欠である。一方で、酸化物半導体は、アモルファスでも移動度が高い、低温で薄膜形成が可能、液体プロセスでも形成可能といった興味深い特徴を有している。我々は、これらの特徴は、熱電素子に必要不可欠な熱伝導率制御の可能性を示唆しているのではないかと考えた。そこで、「結晶性」、「形成プロセス方法」、「デバイス構造」の観点から、系統的に実験を進め、アモルファス酸化薄膜における熱輸送の物理を明らかにすると同時にフレキシブル熱電素子の動作実証によって、その原理を検証する。
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| 研究成果の概要 |
200℃以下の低温領域の廃熱を利用することを目的として、新しい薄膜材料を使った熱電変換素子を提案した。用いた材料はInGaZnOをはじめとする酸化物半導体であり、アモルファスでも移動度が高い、低温で薄膜形成が可能、液体プロセスでも形成可能である。そこで、「結晶性」、「形成プロセス方法」、「デバイス構造」のそれぞれの観点から、系統的に実験を進め、さらに熱伝導率の低減を可能にする3次元周期的ナノ構造プロセスなど新しい発想を加えることで、アモルファス酸化薄膜における熱輸送の物理を明らかにし、同時にフレキシブル熱電素子の動作実証によって、その原理を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球温暖化の防止にむけて、再生エネルギーの研究は喫緊の課題である。本研究では、熱を電気に変換し、電子機器の電源に活用する半導体プロセスや半導体素子の研究を行った。特に、酸化物半導体は、提案形成が可能、電気特性が優れるといった特長を有している。本研究では、酸化物半導体を活用して、効率の高い、使いやすい熱電変換素子の研究を行い、有意義な研究成果を得た。
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