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超高効率低次元熱電半導体の創成

研究課題

研究課題/領域番号 25289043
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関九州工業大学

研究代表者

宮崎 康次  九州工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70315159)

研究分担者 高尻 雅之  東海大学, 工学部, 准教授 (50631818)
矢吹 智英  九州工業大学, 大学院工学研究院, 助教 (70734143)
田中 三郎  日本大学, 工学部, 助教 (30713127)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2014年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
キーワードナノマイクロ熱工学 / 低次元半導体 / 熱電変換 / 薄膜生成 / ナノインプリント
研究成果の概要

真空アークプラズマ放電蒸着法によりBi2Te3熱電薄膜をガラス基板上に生成した.蒸着中基板を200℃に加熱して,膜厚10nmの連続膜を生成するノウハウを確立した.薄膜の熱電特性を測定し,最も薄い膜厚10nmのBi2Te3薄膜のゼーベック係数が169マイクロV/Kで最大となった.しかし,この増加は古典的なキャリア輸送により説明できる現象であり,低次元化によるゼーベック係数の飛躍的な増加ではなかった.無次元性能指数は0.5(at 300K)となった.今後さらなる超薄膜生成技術の確立が必須である.他,凹凸のある基板利用で量子細線作製にも取組み,50nm程度のBi2Te3細線を生成できることを示した.

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Enhanced thermoelectric properties of phase-separating bismuth selenium telluride thin films via a two-step method2015

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri,Kensuke Kurita,Harutoshi Hagino,Saburo Tanaka,Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 118 号: 6 ページ: 065301-065301

    • DOI

      10.1063/1.4928311

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thermal design of a thermoelectric micro-generator2015

    • 著者名/発表者名
      Shota Hama, Tomohide Yabuki, Laurent Tranchant, Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Conference Series

      巻: 660 ページ: 012088-012088

    • DOI

      10.1088/1742-6596/660/1/012088

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of crystal growth and thermoelectric properties of n-type Bi-Se-Te and p-type Bi-Sb-Te nanocrystalline thin films: Effects of homogeneous irradiation with an electron beam2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri, Kazuo Imai, Masato Uyama, Harutoshi Hagino, Saburo Tanaka, Koji Miyazaki, Yoshitake Nishi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 115 号: 21 ページ: 214311-214311

    • DOI

      10.1063/1.4881676

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of homogeneous irradiation of electron beam on crystal growth and thermoelectric properties of nanocrystalline bismuth selenium telluride thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri, Kazuo Imai, Masato Uyama, Harutoshi Hagino, Saburo Tanaka, Koji Miyazaki, Yoshitake Nishi
    • 雑誌名

      Journal of Alloys and Compounds

      巻: 612 ページ: 98-102

    • DOI

      10.1016/j.jallcom.2014.05.146

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain and grain size effects on thermal transport in highly-oriented nanocrysatalline bisumuth antimony telluride thin films2014

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri, Saburo Tanaka, Harutoshi Hagino, Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 76 ページ: 376-384

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2014.04.048

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication by Coaxial-Type Vacuum Arc Evaporation Method and Characterization of Bismuth Telluride Thin Films2013

    • 著者名/発表者名
      Michitaka Uchino, Kunihisa Kato, Harutoshi Hagino, and Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 42 号: 7 ページ: 1814-1819

    • DOI

      10.1007/s11664-012-2438-2

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Determination of the origin of crystal orientation for nanocrystalline bismuth telluride-based thin films prepared by use of the flash evaporation method2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri, Saburo Tanaka, Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Electronic Materials

      巻: 未定 号: 6 ページ: 1881-1889

    • DOI

      10.1007/s11664-013-2896-1

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of single-crystalline bismuth antimony telluride nanoplates on the surface of nanoparticle thin films2013

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Takashiri, Saburo Tanaka, Koji Miyazaki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 372 ページ: 199-204

    • DOI

      10.1016/j.jcrysgro.2013.03.028

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Enhanced Figure of Merit of a Self-assembled Micro-porous Bismuth Telluride Thin Film2016

    • 著者名/発表者名
      Koji Miyazaki
    • 学会等名
      The 1st Pacific Rim Thermal Engineering Conference
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-03-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] めっき法を用いたビスマステルライド系薄膜及び熱電モジュールに及ぼす熱処理の影響2015

    • 著者名/発表者名
      初田 直樹, 和地 誠, 竹森 大地, 高尻 雅之
    • 学会等名
      第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      新潟
    • 年月日
      2015-10-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Bismuth Telluride thin films and their applications2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Miyazaki, Kunihiro Yamada, Shota Hama, Tomohide Yabuki
    • 学会等名
      14th International Union of Materials Research Societies-International Conference on Advanced Materials
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2015-10-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 基板加熱アークプラズマ蒸着によるBi2Te3薄膜の生成2015

    • 著者名/発表者名
      山田晋弘,濱翔太,矢吹智英,Laurent Tranchant,宮崎康次
    • 学会等名
      第12回日本熱電学会学術講演会
    • 発表場所
      福岡
    • 年月日
      2015-09-07
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Heat conduction in a micro-porous Si thin film2015

    • 著者名/発表者名
      Koji Miyazaki
    • 学会等名
      International symposium on micro and nano technology
    • 発表場所
      Calgary, Canda
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] The influence of substrate temperature on thermoelectric properties of bismuth telluride thin films2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada, S. Hama, T. Yabuki, L. Tranchant, K. Miyazaki
    • 学会等名
      34th International Conference on Thermoelectrics
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-06-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 真空アーク蒸着法による低次元熱電薄膜の生成と評価2014

    • 著者名/発表者名
      山田晋弘,濱翔太,矢吹智英,宮崎康次
    • 学会等名
      日本機械学会第6回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      松江
    • 年月日
      2014-10-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Inorganic-organic Composite for a Flexible Thermoelectric Device2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Miyazaki
    • 学会等名
      7th Taiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 熱電変換素子の基礎と応用2014

    • 著者名/発表者名
      宮崎 康次
    • 学会等名
      IEEE 2014 International Meeting for Future of Electron Devices, Kansai
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organic-Inorganic Nano-structured Composite for Thermoelectrics2014

    • 著者名/発表者名
      Koji Miyazaki
    • 学会等名
      2014 Energy Materials Nanotechnology East Meeting
    • 発表場所
      Beijing, China
    • 年月日
      2014-05-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ビスマス・テルライド系薄膜の構造・熱電特性における電子線照射の効果2014

    • 著者名/発表者名
      今井和朗,宇山将人,萩野春俊,田中三郎,宮崎康次,西義武,高尻雅之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子線照射したビスマス・テルライド系薄膜熱電素子の構造・熱電特性の評価2014

    • 著者名/発表者名
      今井和朗,宇山将人,西義武,高尻雅之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アークプラズマガンによる熱電薄膜の生成と評価2013

    • 著者名/発表者名
      内野道隆,山田晋弘,山本明宏,加藤邦久,宮崎康次
    • 学会等名
      第34回日本熱物性シンポジウム
    • 発表場所
      富山
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ構造ビスマステルライドの格子熱伝導率2013

    • 著者名/発表者名
      田中三郎,高尻雅之,宮崎康次,佐々木直栄
    • 学会等名
      第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ビスマステルライド系薄膜の格子熱伝導率における応力とナノサイズ効果2013

    • 著者名/発表者名
      鄭東,田中三郎,宮崎康次,高尻雅之
    • 学会等名
      第5回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
    • 発表場所
      仙台
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ビスマステルライド薄膜の面方向熱伝導率測定2013

    • 著者名/発表者名
      萩野春俊,内野道隆,高尻雅之,田中三郎,宮崎康次
    • 学会等名
      第10回日本熱電学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] めっき法によるビスマス・テルライド系薄膜熱電素子の作製と物性評価2013

    • 著者名/発表者名
      初田直樹,松岡健,高尻雅之
    • 学会等名
      第61回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      相模原
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ結晶ビスマステルライド系薄膜の熱輸送における残留応力の効果2013

    • 著者名/発表者名
      高尻雅之,田中三郎,宮崎康次
    • 学会等名
      第10回日本熱電学会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 熱電変換材料 実用・活用を目指した設計と開発2014

    • 著者名/発表者名
      黒崎健ら 他28名
    • 総ページ数
      249
    • 出版者
      情報機構
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 九州工業大学 熱デバイス研究室

    • URL

      http://www.mech.kyutech.ac.jp/tdl/study/index.html

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-05-21   更新日: 2019-07-29  

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