Engineering directional heat flow in semiconductor nanostructures

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K14078
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分28020:ナノ構造物理関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: Anufriev Roman 東京大学, 生産技術研究所, 特任助教 (40815875)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: phonons / thermal conductivity / thermal transport / nanowires

研究成果の概要

マクロスケールでの古典的な熱拡散とは異なり、ナノスケールの半導体においては、フォノンの弾道性が顕著になる。本研究では、さまざまな形状のナノワイヤを用いた熱拡散測定を比較することで、ナノワイヤ自体の熱伝導率を直接的に測定した。これにより、シリコンで弾道的フォノン輸送が生じる温度とナノワイヤ長さの範囲が得られ、ナノワイヤにおけるフォノン輸送の指向性が調べられるようになった。フォノンの弾道的性質は、4 Kで、ナノワイヤ長さが400 nmのとき最も強く見られ、より高温でより長いナノワイヤでは徐々に弱くなることを発見した。

自由記述の分野

Phononics

研究成果の学術的意義や社会的意義

These results showed that silicon is can exhibit strong ballistic heat conduction only at low temperatures. Hence for real-world applications, such as heat dissipation in microelectronics, we should search for materials with longer phonon mean free path, such as SiC, BN, or BAs.