ナノワイヤにおけるフォノン熱輸送とひずみの関係の原子論的解析

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16K18082
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 服部 淳一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (80636738)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: フォノン / 熱輸送 / 熱伝導 / ひずみ / 応力 / ナノワイヤ / 量子細線

研究成果の概要

次世代トランジスタの要となる部材であるナノワイヤを対象に、原子の集団運動、すなわち、フォノンとそれによる熱輸送とを原子スケールで解析し、ひずみの影響を調査した。まず、長さ無限のナノワイヤについて調べると、その熱輸送能力は圧縮ひずみで向上し、一方、引っ張りひずみで低下することが明らかになった。次に、現実のナノワイヤを想定して長さ有限の場合について調べると、長さ無限の場合とは異なる結果を得た。その結果はナノワイヤの接続先の構造に強く依存しており、普遍的な結論を得るには更なる調査が必要である。

自由記述の分野

半導体デバイス物理

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、ナノワイヤにおけるフォノン熱輸送とひずみの関係を完全に明らかにしようとする初めての試みであった。結果、ナノワイヤの熱輸送能力はひずみによって変化する可能性があると分かった。その傾向はナノワイヤの長さが無限の場合には明快であり、ひずみによる熱制御への道も開かれるかに思えたが、実際に即した長さが有限の場合には、ナノワイヤの接続先の構造によるところが大きく判然としなかった。しかし、この事実は、熱輸送の評価に適切な接続先の構造は何か、という重要な課題を浮かび上がらせた。