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2020 年度 実績報告書

高圧ひずみを利用した熱・電子輸送の制御と環境親和型熱電材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 18H01384
研究機関九州大学

研究代表者

河野 正道  九州大学, 工学研究院, 教授 (50311634)

研究分担者 塩見 淳一郎  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40451786)
生駒 嘉史  九州大学, 工学研究院, 助教 (90315119)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード高圧ひずみ / 比抵抗 / 準安定相 / シリコンゲルマニウム / フォトルミネッセンス
研究実績の概要

昨年度に引き続き,電子デバイスなどへの応用が期待されているSiGe試料を対象とした実験を行った.原材料は組成の均一な結晶が得られるTLZ法にて作製されたSiGe試料(TLZ-SiGe)である.昨年度は組成がSi00.6Ge0.4の材料のみを対象としたが,今年度は組成が構造や物性に与える影響を検討するために組成をSi1-xGex (x=0.4, 0.5, 0.7, 0.8)と変化させ,HPT加工を施した.比抵抗を計測した結果,Si0.5Ge0.5の場合,HPT加工前の比抵抗はおよそ0.009 Ωcmであったが,圧縮のみの加工を施した場合には,0.05 Ωcmに上昇した.これは加工により,転位や粒界などの格子欠陥が導入されたためと考えられる.さらに10回転のHPT加工を施すと比抵抗は0.03 Ωcmとなり,圧縮加工のみの場合と比較し低い値となった.10回転の加工では高密度に格子欠陥が導入されているにもかかわらず,半金属性質を有するbc8-Siの形成により,比抵抗が低くなったと考えられる.これに対してGeが多く含まれているSi0.2Ge0.8の場合,加工前の比抵抗は18 Ωcmであったが,圧縮のみの加工を施すと,比抵抗は1.68 Ωcmとなり,加工前よりも低い値となった.Geでは圧縮のみの加工により格子欠陥が導入されたことでキャリアが増加し,比抵抗が低下したと考えられる.比抵抗の計測に加えてフォトルミネッセンス(PL)の計測を行ったが,Si1-xGex結晶はHPT加工後およびアニール後ともにPLによる発光は見られないことがわかった.これは格子欠陥やSiGe粒界が影響していると考えられる.

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

    (5件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (2件)

  • [国際共同研究] アリゾナ州立大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      アリゾナ州立大学
  • [雑誌論文] Phonon transport in multiphase nanostructured silicon fabricated by high-pressure torsion2021

    • 著者名/発表者名
      Cheng Shao, Kensuke Matsuda, Shenghong Ju, Yoshifumi Ikoma, Masamichi Kohno and Junichiro Shiomi
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 129 ページ: 085101

    • DOI

      10.1063/5.0037775

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Formation of metastable bc8 phase from crystalline Si0.5Ge0.5 by high-pressure torsion2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshifumi Ikoma, Terumasa Yamasaki, Takahiro Shimizu, Marina Takaira, Masamichi Kohno, Qixin Guo, Martha R. McCartney, David J. Smith, Yasutomo Arai, Zenji Horita
    • 雑誌名

      Materials Characterization

      巻: 169 ページ: 110590

    • DOI

      10.1016/j.matchar.2020.110590

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] HPT加工を施したゲルマニウムの熱伝導特性2020

    • 著者名/発表者名
      Hu Jinhan,松田賢亮,生駒嘉史,河野正道
    • 学会等名
      日本機械学会九州支部第74期総会講演会
  • [学会発表] 高圧ひずみを利用したSiGeの準安定相形成と電気的特性2020

    • 著者名/発表者名
      高井良真里奈,生駒嘉史,河野正道,尾﨑由紀子,荒井康智
    • 学会等名
      日本金属学会2020年秋期講演

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公開日: 2022-12-28  

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