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電気二重層トランジスタを用いた強電界による熱電特性の制御

研究課題

研究課題/領域番号 26820298
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機材料・物性
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

清水 直  国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (60595932)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード電界効果 / ゼーベック効果 / 電気二重層 / 酸化物半導体 / イオン液体
研究成果の概要

本課題では、電気二重層トランジスタにより作り出される強電界を利用し、様々な物質の熱電特性の研究を行った。電界効果を用いて半導体材料の熱電応答を制御し、また優れた熱電特性を有する電子状態を実現することを目標とした。平成26年度は「ゼーベック係数を電気二重層の作る強電界により制御する手法」を確立した。平成27~28年度には、その手法を用いて様々な熱電材料の研究を行った。具体的には、酸化物半導体であるSrTiO3とZnO、遷移金属カルコゲナイド、そして単層カーボンナノチューブの測定を行った。本研究から得られた成果は、電界を用いた新規熱電物質探索や次世代デバイスへの応用等、多方面への展開が期待される。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (26件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 謝辞記載あり 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 3件、 招待講演 7件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 1.イオン液体が切り開く創発イオントロニクス2017

    • 著者名/発表者名
      清水直、岩佐義宏
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 85 号: 2 ページ: 94-99

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.85.94

    • NAID

      130005316146

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gate-Tuned Thermoelectric Power in Black Phosphorus2016

    • 著者名/発表者名
      Yu Saito, Takahiko Iizuka, Takashi Koretsune, Ryotaro Arita, Sunao Shimizu, Yoshihiro Iwasa
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 16 号: 8 ページ: 4819-4824

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.6b00999

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermoelectric Detection of Multi-Subband Density of States in Semiconducting and Metallic Single-Walled Carbon Nanotubes2016

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Takahiko Iizuka, Kaito Kanahashi, Jiang Pu, Kazuhiro Yanagi, Taishi Takenobu, Yoshihiro Iwasa
    • 雑誌名

      Small

      巻: 12 号: 25 ページ: 3388-3388

    • DOI

      10.1002/smll.201600807

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhanced thermopower in ZnO two-dimensional electron gas2016

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Mohammad Saeed Bahramy, Takahiko Iizuka, Shimpei Ono, Kazumoto Miwa, Yoshinori Tokura, Yoshihiro Iwasa
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 113 号: 51 ページ: 6438-6443

    • DOI

      10.1073/pnas.0709640104

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gate-optimized thermoelectric power factor in ultrathin WSe2 single crystals2016

    • 著者名/発表者名
      Masaro Yoshida, Takahiko Iizuka, Yu Saito, Masaru Onga, Ryuji Suzuki, Yijin Zhang, Yoshihiro Iwasa, Sunao Shimizu
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 16 号: 3 ページ: 2061-2065

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.6b00075

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhanced cryogenic thermopower in SrTiO3 by ionic gating2015

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Shimpei Ono, Takafumi Hatano, Yoshihiro Iwasa, Yoshinori Tokura
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 92 号: 16 ページ: 165304-165304

    • DOI

      10.1103/physrevb.92.165304

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Gate tuning of anomalous Hall effect in ferromagnetic metal SrRuO32014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, K. S. Takahashi, M. Kubota, M. Kawasaki, Y. Tokura, Y. Iwasa
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 16 ページ: 163509-163509

    • DOI

      10.1063/1.4899145

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] FeSe超薄膜の熱電効果2017

    • 著者名/発表者名
      清水直、塩貝純一、野島勉、塚﨑敦、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 低次元電子系における熱電特性の電界制御2017

    • 著者名/発表者名
      清水直
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • 年月日
      2017-03-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電気二重層トランジスタを用いた熱電材料の探索2017

    • 著者名/発表者名
      清水直
    • 学会等名
      「未利用熱エネルギーを変換する熱発電素子」研究会
    • 発表場所
      高エネルギー加速器研究機構つくばキャンパス(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Thermoelectric transport in electrically-induced two dimensional systems2017

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, J. Shiogai, T. Nojima, A. Tsukazaki, Y. Iwasa
    • 学会等名
      CEMS-QPEC Symposium on Emergent Quantum Materials
    • 発表場所
      Ito international research center, Hongo, Tokyo, Japan
    • 年月日
      2017-01-18
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 金属および半導体単層カーボンナノチューブの熱電効果2016

    • 著者名/発表者名
      清水直、飯塚貴彦、金橋魁利、蒲江、柳和宏、竹延大志、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 二次元電子系のゼーベック効果2016

    • 著者名/発表者名
      清水直、M. S. Bahramy、小野新平、三輪一元、十倉好紀、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会 第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学泉キャンパス(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Enhanced thermopower of gate-induced ZnO two-dimensional electron gas2016

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Mohammad S. Bahramy, Takahiko Iizuka, Shimpei Ono, Kazumoto Miwa, Yoshinori Tokura, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      APS Marich Meeting 2016
    • 発表場所
      Baltimore Convention Center, Baltimore
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Field effect control of thermoelectric transport in low dimensional systems2016

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Muhammad S. Bahramy, Shimpei Ono, Kazumoto Miwa, Yoshinori Tokura, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      CEMS International Symposium on Supramolecular Chemistry and Functional Materials 2016 -CEMSupra2016-
    • 発表場所
      Ito Hall (東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-01-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric transport in Electrically-induced Two Dimensional Electrons2015

    • 著者名/発表者名
      Sunao Shimizu, Mohammad Saeed Bahramy, Shimpei Ono, Yoshinori Tokura, Yoshihiro Iwasa
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting on Emergent 2D Materials
    • 発表場所
      RIKEN Okochi Hall(埼玉県・和光市)
    • 年月日
      2015-12-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新規イオン液体を用いた高密度電界キャリアドーピング2015

    • 著者名/発表者名
      清水直、松本道生、相田卓三、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会 2015年秋季大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Field effect control of thermoelectric transport in low dimensional electrons2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      EMN Qingdao Meeting
    • 発表場所
      Qingdao, China
    • 年月日
      2015-06-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Field effect control of thermoelectric properties with ionic gate2015

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      1st Annual World Congress of Smart Materials - 2015
    • 発表場所
      Bexco、Busan、Korea
    • 年月日
      2015-03-23 – 2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化亜鉛ZnOにおける電界誘起二次元電子系の熱電特性2015

    • 著者名/発表者名
      清水直、M. S. Bahramy、飯塚貴彦、小野新平、三輪一元、十倉好紀、岩佐義宏
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] SrTiO3-イオン液体界面におけるキャリア蓄積のメカニズム2015

    • 著者名/発表者名
      清水直、小野新平、畑野敬史、岩佐義宏、十倉好紀
    • 学会等名
      第62回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東海大学
    • 年月日
      2015-03-11 – 2015-03-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Ionic Gating on Thermoelectric Transport in Low Dimensional Electrons2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, T. Iizuka, S. Ono, Y. Iwasa, and Y. Tokura
    • 学会等名
      The 2014 International Symposium on Supramolecular Chemistry and Functional Materials -2014CEMSupra-
    • 発表場所
      Hotel Nisshinkan、Gunma、Japan
    • 年月日
      2014-12-13 – 2014-12-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermoelectric properties of gate-induced two dimensional electrons2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu, T. Iizuka, S. Ono, K. Miwa, Y. Tokura, and Y. Iwasa
    • 学会等名
      FET2014
    • 発表場所
      Mitsui Garden Hotel, Kashiwa, Japan
    • 年月日
      2014-10-18 – 2014-10-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Gate control of thermoelectric transport in low dimensional electrons2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      Workshop on exotic electronic transport
    • 発表場所
      Hotel Mikazuki、Chiba, Japan
    • 年月日
      2014-10-16 – 2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Field effect control of thermoelectric and magnetic properties with ionic gating technique2014

    • 著者名/発表者名
      S. Shimizu
    • 学会等名
      EMN Summer Meeting
    • 発表場所
      Cancun、Mexico
    • 年月日
      2014-06-09 – 2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] 熱電変換素子およびその製造方法2017

    • 発明者名
      清水直、岩佐義宏
    • 権利者名
      清水直、岩佐義宏
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2017-01-11
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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