| 研究課題/領域番号 |
20K22418
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0302:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 明治大学 |
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研究代表者 |
横川 凌 明治大学, 理工学部, 助教 (10880619)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | シリコン / 熱電変換 / 酸化膜 / 界面 / X線回折 / 放射光 / Si酸化膜 / 放射光X線回折 / CTR散乱 / 熱電発電デバイス / Si / Ｘ線回折 / 熱酸化膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
シリコン(Si)は微細加工することで低熱伝導率を発現し、また多材料と比較して簡便なプロセス、安全性も確立されており、電子デバイスと親和性が高いことから、新たな熱電発電材料として有望視されている。今後、Siの飛躍的な熱伝導率低減へ向けて、熱の伝導を担うフォノンの散乱機構を積極的に導入することが提案されているが、熱輸送を考える上で局所的な熱特性評価技術が未発達な状態である。本研究では結晶構造に敏感な放射光X線回折に着目しSi極微小領域における熱特性評価を確立する。そして微視的な熱伝導機構を明らかにし、Si極微細熱電発電デバイスの性能を大幅に向上させることを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
高効率熱電発電素子の実現へ向け、温度可変放射光X線回折を用いたシリコン(Si)微小領域の熱伝導特性評価に取り組んだ。Siの飛躍的な熱伝導率低減を達成するには、熱の伝導を担うフォノン(格子振動の量子化)の散乱機構を積極的に導入することが重要であり、本研究では熱伝導率低減の一つの方法として酸化膜被覆プロセスに着目した。酸化膜を異なるプロセスで被覆し、放射光X線回折で得られるX線散乱強度プロファイルを比較検討を行い、Si界面近傍で熱輸送に影響があるか評価を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で用いた放射光X線回折で得られるCrystal truncation rod (CTR)散乱は酸化膜/Si界面の構造に敏感であり、Si微小領域の熱伝導特性に有効であることが示唆された。また、Si酸化膜被覆プロセスによってX線散乱強度分布が異なったことから、高効率熱電発電デバイスへ向けてSi酸化膜被覆プロセスを適切に選択する必要があることを示した。そして放射光X線回折は熱電発電デバイスプロセスの1つの評価手法として有効であり、今後も応用が期待される。
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