| 研究課題/領域番号 |
18H03899
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
夛田 博一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (40216974)
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| 研究分担者 |
山田 亮 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20343741)
大戸 達彦 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90717761)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 単分子接合 / 熱伝導度 / 電気伝導度 / ゼーベック係数 |
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| 研究実績の概要 |
ナノ接合は、バルク材料とは異なる特性を示すため新しい電子素子への応用を意図した研究が進められている。熱の輸送についても興味が持たれているが、熱は電子の流れと違ってさまざまな物質中に容易に散逸してしまうためその制御が難しく挑戦的な課題である。本研究では、金属ー分子ー金属（単一分子接合）の熱伝導度およびゼーベック係数を測定する手法を確立することを目的とした。Si 上のSiN 膜を基板とし、電子ビームリソグラフィー技術とエッチング技術を駆使して、ナノ狭窄部を挟んで、ヒーター部と温度検出部を宙吊り構造として作製し、狭窄部をエレクトロマイグレーション法で原子レベルまで細くする。今年度は、金属狭窄部の電気伝導度、熱伝導度、ゼーベック係数を極低温から室温までの広い温度範囲で計測し、理論で予測されていた量子化現象を確認した。細線の直径は、４端子法による電気伝導度の計測から算出した。電気伝導度に対して熱伝導度は線形に応答するのに対し、ゼーベック係数は、狭窄部が細くなるにつれて、急激に増大することを見出し、理論予測を再現した。さらに、狭窄部分を破断することでナノギャップ電極を作製し、その部分に梁を取り付ける加工を行なった。梁に通電すると熱膨張を引き起こし、電極を平面方向に移動させることが可能となる。印加する電圧を制御することで、ギャップ間の電流値が可逆的に変化し、ブレークジャンクション法が可能であることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
ナノ接合部の量子化現象を測定できることを見出し、その情報は、分子接合の熱電特性の解析時にも重要であることから、時間をかけて検証を行なった。そのため、ブレークジャンクション機構を作り込むための微細加工の開始がやや遅れるとともに、可逆的に動かすための条件設定に時間を要した。
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| 今後の研究の推進方策 |
ナノギャップ電極の間隔を可逆的に変化させる手法を利用し、分子架橋構造の電気伝導度、熱伝導度、ゼーベック係数を計測する。
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