| 研究課題/領域番号 |
21H01366
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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21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
黒澤 昌志 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (40715439)
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| 研究分担者 |
片瀬 貴義 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (90648388)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 13,260千円 (直接経費: 10,200千円、間接経費: 3,060千円)
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| キーワード | IV族混晶 / 半導体 / ゲルマニウムスズ / シリコンスズ / 薄膜 / 結晶成長 / フォノンドラッグ / 熱電変換 / バンドエンジニアリング / フォノンドラッグ熱電能 / ドーピング / 熱起電力 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
IV族混晶(ゲルマニウムスズ)におけるバンドエンジニアリング技術を基軸とし、分担者と共同で見出した低温・巨大熱電能の発現温度を室温化する、そのガイドラインを構築することを目的とする。デバイ温度の高い第三元素の添加や圧縮歪みを印加することで発現温度を室温まで高温化できるか検証する。最終的には、フォノンドラッグ熱電能(格子振動に電子がひきずられて発電する現象)を司っている結晶構造、電子・フォノン構造を明確化するとともに、実デバイスにより電子冷却効果を検証する。シリコン集積回路上に混載できれば、CPUの抱える発熱の問題解決にも貢献できるなど、産業応用の観点からも先進的な研究領域になると考えられる。
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| 研究成果の概要 |
これまでに代表者（黒澤）が中心となり開発してきたIV族混晶（ゲルマニウムスズ）におけるバンドエンジニアリング技術を基軸とし、分担者（片瀬）と共同で見出した低温・巨大熱電能の発現温度を室温化する、そのガイドラインを構築することを目的に研究を推進した。これまでの先行研究では、導電性基板上への合成しか行われておらず、当該材料の電子や熱電物性は必ずしも明らかになっていなかった。そこで、本研究では高抵抗ウエハを結晶成長基板に採用した。その結果、様々なIV族混晶（ゲルマニウムスズ、シリコンスズ、ゲルマニウムシリコンスズ）薄膜の高品質形成ならびに低温熱電物性の解明に結実した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の推進により、IV族混晶半導体薄膜の基礎的な低温熱電物性や電子物性の計測に成功し、半導体/異種材料ヘテロ構造の高品位形成に関する知見も蓄積できた。これらは様々な半導体デバイスへの応用が可能であり、IV族混晶材料の新しい展開を拓く基礎となりうる。加えて、当該材料はシリコン集積回路プロセスとの親和性に優れるIV族元素から構成されており、半導体産業応用の観点からも先進的な研究領域になると期待できる。
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