研究課題
本研究では、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)薄膜試料のBi2Te3系に匹敵する大きなゼーベック係数の起源の解明と熱電性能のさらなる向上を目的としている。平成28年度は、ホールドープ効果をもつ硝酸の熱伝導率への影響や、配向性と熱電物性の関係、接合界面の影響を調べるために実験・計算シミュレーションを行った。それと並行して、前年度から引き続き行ってきた硝酸を用いた高濃度ホールドーピングの出力因子に対する影響をゼーベック係数と電気抵抗率測定から詳細に調べる研究を遂行し、SWCNTの一次元性を反映した価電子バンドに起因したピークが出力因子に複数現れることを明らかにした。通常、半導体型SWCNT薄膜を作製するためには多くのコストがかかってしまうが、この結果は、そのコストをかけずに未分離のSWCNT薄膜試料でもキャリアドープを適切に行えば半導体型に匹敵する出力因子を示すことを意味しており意義深い。この結果をまとめた論文をAppl. Phys. Express誌に発表した。また、SWCNTがバンドル(束)構造をとることによって電子相関が変調を受け、特に金属型SWCNTのみからなる試料の場合に電子相関が顕著に変化することをNMR測定から明らかにした。この結果は、SWCNTのデバイス応用の際の基礎的な知見となる。この結果をまとめた論文をPhys. Rev. B誌で発表し、Editors’ Suggestionに選ばれる高い評価を受けた。
2: おおむね順調に進展している
SWCNTフィルムの熱電物性に対する配向性の影響や接合界面の影響、熱伝導率の研究に関しても順調に進んでいる。
本研究課題は全体として順調に進んでいる。現時点で研究計画の変更や遂行する上での課題はないが、問題が生じれば早急に対処する
ホールドープする際にSWCNT試料を硝酸に浸して行うことを計画していたため、酸による劣化を考慮してSWCNT原料等の使用量を見積もっていたが、水雰囲気にすることで可逆的にキャリアドープを行えることがわかり原料購入量を抑制できたため。また、共同研究者より別種のSWCNT試料の提供があったことも原料購入費を抑制できた理由である。
熱伝導率測定(特に真空雰囲気下)の依頼のために費用を計上する予定である。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件) 産業財産権 (1件)
Physical Review B
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http://www.comp.tmu.ac.jp/nanotube/
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