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2020 年度 実績報告書

可視光領域の直接ギャップを有するSiGe混晶クラスレートの物性解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03234
研究機関岐阜大学

研究代表者

久米 徹二  岐阜大学, 工学部, 教授 (30293541)

研究分担者 福山 敦彦  宮崎大学, 工学部, 教授 (10264368)
鵜殿 治彦  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (10282279)
大橋 史隆  岐阜大学, 工学部, 准教授 (20613087)
今井 基晴  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 上席研究員 (90354159)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
キーワード薄膜II型クラスレート
研究実績の概要

新たに導入したクラスレート作製装置について、試料作製の最適条件を探り、サファイア基板上に構造II型Geクラスレート薄膜を再現良く形成することに成功した。出発材料であるスパッタ製膜されたGe薄膜(厚さ1ミクロン程度)にNaを真空蒸着した後、直ちに真空下で熱処理(約300℃)を行うことで、短時間にこれまでにない程不純物の少ない均一な膜が得られている。また、同装置により、Siが約10%含まれる構造II型SiGe合金クラスレートの薄膜化にも成功した。
サファイア基板上に作製された構造II型Geクラスレートに対し、各種物性測定(光学吸収測定、ホール効果測定)を行った。ホール効果測定により、得られたクラスレートはいずれもN型であり、Na量の減少と共に、キャリアの減少が認められたことから、クラスレート内のNaが電子を放出していることを結論した。光吸収スペクトルには、バンド間遷移に伴う基礎吸収端の他に、自由キャリア吸収が観測された。自由キャリア吸収の強度は、ホール測定の結果と呼応するように、Na量の減少と共に、小さくなることが確認された。
構造II型Siクラスレートに関しては、前駆体であるジントル相NaSi膜からの真空熱処理条件を工夫することで、再現よく薄膜II型Siクラスレートの作製が行えることを確認した。作製した試料に対し、各種金属電極を形成し、試料の電圧電流測定を行った。金属の種類に依らず同様のショットキー特性を観測し、Siクラスレート表面での捕獲順位の形成を示唆する結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Electron spin resonance, dynamic Jahn-Teller effect, and electric transport mechanism in Na-doped type II silicon clathrates2020

    • 著者名/発表者名
      Yamaga Mitsuo、Kishita Takumi、Goto Kouhei、Sunaba Shogo、Kume Tetsuji、Ban Takayuki、Himeno Roto、Ohashi Fumitaka、Nonomura Shuichi
    • 雑誌名

      Journal of Physics and Chemistry of Solids

      巻: 140 ページ: 109358~109358

    • DOI

      10.1016/j.jpcs.2020.109358

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Si Clathrate Films with Various Annealing Conditions2020

    • 著者名/発表者名
      Tanaka K.、Kumar R.、Maeda T.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics: Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 11101/1~11101/5

    • DOI

      10.7567/JJAPCP.8.011101

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Preparation of Guest Free Type?II Si?Ge Clathrate Using Ionic Liquid Method2020

    • 著者名/発表者名
      Hisamatsu H.、Yamada K.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics: Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 11102/1~11102/5

    • DOI

      10.7567/JJAPCP.8.011102

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X-Ray Diffraction Investigation of Lithium Silicides under High Pressure2020

    • 著者名/発表者名
      Iwasa H.、Ikemoto S.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics: Conference Proceedings

      巻: 8 ページ: 11302/1~1130/4

    • DOI

      10.7567/JJAPCP.8.011302

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Growth of Ge clathrate on sapphire and optical properties2020

    • 著者名/発表者名
      Kumar R.、Maeda T.、Hazama Y.、Ohashi F.、Jha H. S.、Kume T.
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SFFC05~SFFC05

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab6e0a

    • 査読あり
  • [学会発表] A new synthesis technique for type-II Ge clathrate filme2021

    • 著者名/発表者名
      Rahul Kumar, Y. Hazama, F. Ohashi, H.S. Jha, T. Kume
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会(オンライン開催)
  • [学会発表] Synthesis of ternary type II clathrate films using AlGe alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Tun Naign Aye, Rahul Kumar, Himanshu S. Jha, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume
    • 学会等名
      第68回応用物理学会学術講演会(オンライン開催)
  • [学会発表] 新規三元系化合物 LiSi1-x Gex の合成2020

    • 著者名/発表者名
      池本 彰吾, 杉浦 優太郎, ヒマンシュ S ジャ, 大橋 史隆, 久米 徹二
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)
  • [学会発表] Na内包II型Geクラスレート膜の新規合成方法2020

    • 著者名/発表者名
      Rahul Kumar, 大橋 史隆, 山田 航平, Himanshu S. Jha, 久米 徹二
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)
  • [学会発表] Synthesis of type II clathrate film using AlGe alloy2020

    • 著者名/発表者名
      Tun Naign Aye, Rahul Kumar, Himanshu S. Jha, Fumitaka Ohashi, Tetsuji Kume
    • 学会等名
      第17回 「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム(岐阜)

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公開日: 2021-12-27  

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