| 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 / ゲルマニウムスズ / シリコンスズ / 薄膜 / フォノンドラッグ / 結晶成長 / 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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| 研究実績の概要 |
本年度得られた主な成果を以下に示す。
●Si基板上へのゲルマニウムスズ(GeSn)薄膜の固相エピタキシャル成長： X線回折2次元逆格子空間マッピングによる歪み評価によりGeSn薄膜への伸長歪み印加が確認された。熱処理時の温度および試料冷却速度とともに伸長歪みが増大する傾向が見られたことから、Si基板とGeSn薄膜との熱膨張係数差に起因するものと示唆される。
●IV族3元混晶（シリコンゲルマニウムスズ:SiGeSn）薄膜の低温熱電物性：分子線エピタキシー法を用い、半絶縁性GaAs基板上SiGeSn薄膜のゼーベック係数について、温度依存性（5～300 K）を調査した。SiGeSn薄膜においても、昨年度まで実施したIV族2元混晶(GeSn、SiSn)薄膜と同様、フォノンドラッグ起因と考えられるゼーベック係数の増大が見られ、20K付近にピークが出現した。興味深いことに、GaAs基板上GeSn薄膜で得られたピーク位置とほぼ一致していた。GeSn薄膜ではキャリア濃度が増大するにつれてフォノンドラッグ成分が減少していた一方、SiGeSn薄膜ではキャリア濃度が増大してもフォノンドラッグ成分が高い値を維持していた。その結果、GeSnのパワーファクタより2倍程度大きな値(2.3×10E3 μW/cmK2)が SiGeSn薄膜で得られた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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