| 研究課題/領域番号 |
10450262
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
森井 賢二 大阪府立大学, 工学部, 教授 (10101198)
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| 研究分担者 |
松井 利之 大阪府立大学, 工学部, 助手 (20219372)
津田 大 大阪府立大学, 工学部, 助手 (80217322)
間渕 博 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (70109883)
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| キーワード | 熱電変換材料 / 薄膜・多層膜 / イオンビームスパッタ / 固相反応 / CoSb_3化合物 / ゼーベック係数 / 熱電気的性質 |
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| 研究概要 |
熱電変換材料への応用を目途として、半導体多層膜構造を実験的に検討し、熱電変換材料の性能指数の飛躍的増大の可能性を明確にしようとするのが本研究の目標である。3年間の研究予定期間において、初年度に熱電半導体の薄膜化とその電子物性と構造の評価を行った。次年度以降、熱電半導体のpn制御、多層膜の設計、成膜を行い、それらの熱電気的特性を評価し、多層膜構造における性能指数の可能性を検討する。
本年度は以下の3課題を中心に検討した。
(1)多層膜作製用超高真空イオンビームスパッタ装置の設計、作製
クリーンな環境下での多層膜の作製を可能にするために、到達真空度1X10^<-10>Torr以下の成膜室をもつイオンビームスパッタ装置を設計、作製した。
(2)熱電変換材料の薄膜化とそのpn制御
新熱電変換材料として注目を集めているスクッテルダイト型CoSb_3化合物を取り上げた。イオンビームスパッタ法によリ作製した総膜厚240nmのCo/Sb多層膜の固相反応により、化学量論組成のCoSb_3薄膜が作製できた。まCo/Sb/Mn多層膜の固相反応によりCoSb_3にMnをドープすることが可能であることが分かった。
(3)熱電変換薄膜のミクロ構造と熱電気特性評価
作成されたCoSb_3薄膜に対して、ミクロ組織観察、直流伝導度およびゼーベック係数の測定を行った。薄膜はCoSb_3単相よりなり、平均粒径は30〜200nm程度であった。また、ノンドープCoSb_3薄膜はp型で、ゼーベック係数は温度上昇と伴に増大し、550Kで約180μV/Kの値を示した。MnドープCoSb_3薄膜の熱電特性はMnドープ量に依存して、n型特性を示す。550Kで約-70μV/Kの値が得られた。
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