研究課題/領域番号 |
22K04181
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研究種目 |
基盤研究(C)
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配分区分 | 基金 |
応募区分 | 一般 |
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 | 東京工業大学 |
研究代表者 |
冨谷 茂隆 東京工業大学, 工学院, 特任教授 (40867016)
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研究分担者 |
若林 整 東京工業大学, 工学院, 教授 (80700153)
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研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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キーワード | 遷移金属ダイカルコゲナイド / 熱電変換 / 透過電子顕微鏡 / ラマン分光 / ファンデルワールス層状材料 |
研究開始時の研究の概要 |
遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)は、室温領域で高い熱電変換性能が期待されている。本研究では、大面積かつ均一に成膜が可能なスパッタ法によるTMDC薄膜において成膜過程や硫黄雰囲気下でのアニール処理等による構造変化をトレースし、その成膜・成長機構の解明を目的とする。併せて、その構造と熱物性・電気特性との相関を把握することで、熱電変換特性の向上に最適な薄膜構造設計の指針を得ることを目的とする。
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研究実績の概要 |
遷移金属ダイカルコゲナイド(TMDC)は、室温領域で高い熱電変換性能が期待されている。TMDC薄膜は、機械的剥離法や液相剥離法などにより良質なフレーク状の単結晶膜が得られているが、ウエハ面内に大面積で均一に形成することは困難である。RFスパッタ法は、汚染の懸念も少なく大面積で均一に成膜でき、汚染の懸念も少なく半導体プロセスへの整合性に適している。一方、スパッタ時に硫黄抜けによる化学量論比が不均衡になりやすいため、硫黄雰囲気下でアニール処理を施す必要がある。また、結晶粒径が小さく、低結晶性という課題がある。本研究では、RFスパッタ法によるTMDC薄膜において成膜過程や硫黄雰囲気下でのアニール処理等による構造変化をトレースし、その成膜・成長機構の解明を目的とした。併せて、その構造と熱物性・電気特性との相関を把握することもスコープとしている。そこで、1年目は、成膜機構の解明に向けて以下の知見を得た。① Moグリッドを用いた低レートスパッタ成膜法により、通常のスパッタ法に比べ、MoS2膜の結晶粒サイズの増大を確認し、化学量論組成に近づく。② スパッタによるアモルファス状MoS2膜は、アルゴン雰囲気下でのアニールにより結晶化し、ある一定の温度までアニール温度が高くなるにつれ、その結晶粒サイズが増大する。さらに、アモルファス状MoS2膜は結晶性MoS2膜に比べて、硫黄雰囲気下アニールにより、その結晶粒サイズが大きく、また、化学量論組成に近くなることを明らかにした。
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現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
透過電子顕微鏡法による平面薄膜の観察手法の構築、ラマン分光法による熱伝導率測定法の構築など順調に進んでいる。
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今後の研究の推進方策 |
2年目は、透過電子顕微鏡法によるMoS2膜の平面薄膜観察を行い、より微細な構造解析を行う。同時に、現在進めているラマン分光法による熱伝導測定法の立ち上げを完了し、構造と熱伝導率との相関等を調べていく予定である。
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