| 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, 大学院・工学研究科, 教授 (10101198)
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| 研究分担者 |
松井 利之 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (20219372)
津田 大 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (80217322)
間渕 博 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 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 / CoSb3 / Si / Ge / 熱・電気的性質 |
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| 研究概要 |
半導体多層膜構造の熱電変換材料への応用を目途として、その性能指数の飛躍的増大が可能であるかを検討するのが本研究の目標である。3年間の研究期間において、初年度に熱電変換半導体の薄膜化とそれらの基礎的特性評価を行い、続いて多層膜の設計・製膜、および結晶学的構造と熱電特性等の評価を進めた。本年度には、以下の課題について検討した。
1 CoSb3/Ge半導体複合薄膜の作製と熱電気的特性の評価
半導体ヘテロ界面が持つエネルギーバンド上の段差はキャリアのエネルギーフィルタとして作用するので、ヘテロ界面の導入による熱電特性向上の効果が期待される。ここでは、バンドギャップ0.2eVのCoSb3相と0.7eVのGe相における界面効果を検討した。イオンビームスパッタ法により作製したCo/Sb/Ge多層膜を熱処理することにより、CoSb3とGeの二相よりなるナノ組織複合薄膜を作製し、その構造と熱電特性を調べた。この結果、複合薄膜の電気伝導度およびゼーベック係数の符号、大きさなどは、構成相の体積比、結晶粒子サイズおよび伝導型p/n等により大きく変化することが知られた。
2 Si/Ge多層膜の作製と構造および熱電気的特性の評価
Siは大きなゼーベック係数を有する半導体であるが、熱伝導度が大きいために熱電材料としてはあまり期待されていない。Siの熱伝導度をアモルファス化により低減することを想定した場合、電気伝導度の低下が問題となる。ここでは、量子井戸構造によるキャリア閉じ込め効果によるアモルファスSiの電導度向上を目的として、アモルファスSi/Ge多層膜の構造パラメーターが膜面平行方向の電導度に及ぼす影響を調べた。イオンビームスパッタ法により作製した多層膜にはSi/Ge界面近傍には相互拡散領域が存在し、これがSi/Ge多層膜のバンド構造、ひいては電導度に大きな影響を及ぼすことが知られた。
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