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2005 年度 研究成果報告書概要

超高濃度ホウ素ドープSiGeによる巨大熱超電力の発現とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 15360161
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関金沢大学

研究代表者

佐々木 公洋  金沢大学, 自然科学研究科, 教授 (40162359)

研究期間 (年度) 2003 – 2005
キーワード熱電効果 / SiGe / 歪み緩和 / エピタキシャル成長 / パワーファクター / ゼーベック係数 / 結晶欠陥 / ZT
研究概要

・結晶性
XRD測定によりSiGe膜結晶性を評価した結果、基板温度300-350℃では、結晶成長は起こらず、非晶質状態であった。400℃で非常にブロードな回折ピークが観られ、わずかながら結晶成長が確認された。またRHEED観察により膜成長は、ランダム配向ではなくエピタキシャル成長であることもわかった。500℃以上では鋭い回折ピークが現れ良好な結晶性となっていることがわかった。
・抵抗率
基板温度の上昇とともに基板温度400℃までは抵抗率が減少するが、400℃を境に再び上昇する結果を得た。これは、低温では非晶質構造であるためキャリアの生成が起こらない、あるいはキャリアが生成しても欠陥準位に束縛され移動できないためである。徐々に結晶化が進むと束縛が解け移動が可能になり抵抗率は減少する。しかし、高温成長では結晶性が良く真性半導体となるためキャリアが生成されにくくなり、抵抗率が再び上昇すると解釈される。結晶成長が開始した400℃では、適度な結晶欠陥が存在しそれがキャリアを生成し、結晶化した領域を伝導するため抵抗率の低下が見られたと考えられる。
・ゼーベック係数
作製したSiGe膜は、1.5-2mV/KというバルクSiGeの3倍以上の熱起電能を示した。抵抗の低い試料でややゼーベック係数が小さくなったが、作製温度や結晶性との相関は観られなかった。
・熱電性能
測定された抵抗率とゼーベック係数よりその材料から取り出せる有能電力すなわちパワーファクターを見積もったところ、7.2x10^<-2>Wm^<-1>K^<-2>という非常に大きな値が得られた。また、バルクSiGeの熱伝導率を用いて無次元性能指数を計算するとZT=1.3が求められ、有望な熱電材料であることを示した。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (15件) 図書 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Crystallinity and strain control growth of SiGe using ion sputtering technique2006

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Sasaki, Kazuya Yoshimori
    • 雑誌名

      Thin Solid Films (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] A novel magnetron sputtering for flexible coatings as a function for production of high quality films2006

    • 著者名/発表者名
      C.Wang, K.Sasaki, Y.Yonezawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Vacuum (In press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Crystallinity and strain control growth of SiGe using ion sputtering technique2006

    • 著者名/発表者名
      Kimihiro Sasaki, Kazuya Yoshimori
    • 雑誌名

      Thin Solid Films 508

      ページ: 124-127

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Future Textile2006

    • 著者名/発表者名
      T.Hori, K.Sasaki et al.
    • 雑誌名

      SENI-SHA

      ページ: 113-116

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Unbalanced Magnetron Sputtering using Cylindrical Target for Low-temperature Optical Costing2005

    • 著者名/発表者名
      C.Wang, K.Sasaki, Y.Yonezawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 44・1B

      ページ: 669-672

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] A novel magnetron sputtering for flexible coatings as a function for production of high quality films2005

    • 著者名/発表者名
      C.Wang, K.Sasaki, Y.Yonezawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Proc.of 8th Intern.Symposium on Sputtering & Plasma process

      ページ: 58-61

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 劣化エピタキシャル成長したSi-Ge系薄膜の熱電特性2005

    • 著者名/発表者名
      渡瀬博之, 的場彰成, 佐々木公洋, 岡本庸一, 守本純
    • 雑誌名

      第2回日本熱電学会学術講演会

      ページ: 66-67

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Unbalanced Magnetron Sputtering using Cylindrical Target for Low-temperature Optical Costing2005

    • 著者名/発表者名
      C.Wang, K.Sasaki, Y.Yonezawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 44[1B]

      ページ: 669-672

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Thermo-electric Properties of Deteriorate Epitaxial Grown Si-Ge Based Thin Films2005

    • 著者名/発表者名
      H.Watase, A.Matoba, K.Sasaki, Y.Okamoto, J.Morimoto
    • 雑誌名

      2nd Meeting of The Thermoelectrics Society of Japan

      ページ: 66-67

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Sputter Growth SiGe Films-Epitaxy, Strain and Thermo-electric Properties2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sasaki, T.Hata
    • 雑誌名

      Abs.3^<rd> Intern.Workshop on New Group IV(Si-Ge-C) Semiconductors

      ページ: 45-46

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Sputtering Epitaxy of SiGe Films Using Mixture Target2004

    • 著者名/発表者名
      K.Yoshimori, K.Sasaki, T.Hata
    • 雑誌名

      Abs.2004 Intern.Sypmp.on Organic and Inorganic Materials and Related Nanotechnologies

      ページ: 202

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Thermoelectric Properties of Si/Ge Multi-nanolaye Films Prepared by Ion-beam Sputtering Technique2004

    • 著者名/発表者名
      M.Kitai, H.Watase, K.Sasaki, T.Hata
    • 雑誌名

      Abs.2004 Intern.Sypmp.on Organic and Inorganic Materials and Related Nanotechnologies

      ページ: 203

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Epitaxial Growth of SiGe Films Grown by Ion-Beam Sputtering and Generation of Large Thermoelectric Power2004

    • 著者名/発表者名
      K.Sasaki, M.Kitai, H.Watase
    • 雑誌名

      Tech.Dig.of 2004 AWAD

      ページ: 91-95

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Anomalous large thermoelectric power on heavily B-doped SiGe thin films with thermal annealing2003

    • 著者名/発表者名
      T.Kawahara, S.M.Lee, Y.Okamoto, J.Morimoto, K.Sasaki, T.Hata
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. 41(8B)

      ページ: L949-L951

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] A novel magnetron sputtering for flexible coatings as a function for production of high quality films

    • 著者名/発表者名
      C.Wang, K.Sasaki, Y.Yonezawa, T.Hata
    • 雑誌名

      Vacuum (in press)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [図書] Future Texile2006

    • 著者名/発表者名
      堀照夫監修, 佐々木公洋他
    • 総ページ数
      438
    • 出版者
      繊維社
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [産業財産権] 傾斜材料とこれを用いた機能素子2005

    • 発明者名
      畑 朋延, 佐々木 公洋, 森田 信一
    • 権利者名
      IHI
    • 産業財産権番号
      10/538,776 PCT/JP2004/000055(特許2003-003192)
    • 出願年月日
      2005-05-13
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より

URL: 

公開日: 2007-12-13  

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