| 研究課題/領域番号 |
20H02621
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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 | 青山学院大学 |
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研究代表者 |
石河 泰明 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (70581130)
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2021年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2020年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
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| キーワード | 3次元周期的ナノ構造 / 構造異方性 / 熱伝導率 / ナノ構造 / ZnO / 薄膜 / 熱電材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
レーザーを利用したナノ構造形成法により半導体薄膜内に3次元周期的ナノ構造を形成する。形成されたナノ構造は、膜厚・面内方向で周期性が大きさが異なる構造異方性を有している。この構造異方性が熱電物性に与える影響を明らかにすることで、より高性能な熱電発電材料開発に展開する。
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| 研究成果の概要 |
熱電素子の高性能化には、半導体へのナノ構造導入が効果的である。本研究では、3次元周期的ナノ構造体をZnO（酸化亜鉛）薄膜に導入するプロセスを確立し、実際に熱電物性の一つである熱伝導率の評価・分析を行った。その結果、3次元周期的ナノ構造体を導入することで、熱伝導率を約70％低減させることに成功した。更に3次元周期的ナノ構造体に構造異方性を持たせることで、熱伝導率を変化させることができることも明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我々の身の回りには利活用できず廃棄されて熱が多量に存在している。これら廃熱を再利用する熱電素子を資源豊富な元素で実現することが求められている。更に、熱電材料の高性能化にはナノ構造の導入が効果的であるる。そこで、熱電素子化に有利かつ性能の更なる向上が期待できる3次元周期的ナノ構造体の実現を進めた。本構造導入による熱電物性の改善が本研究により初めて実証され、更なる改善に向けた提案も行われた。
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