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H19年度は、ナノ組織技術と界面制御技術の融合技術構築の一環として、ナノ組織制御を行った熱電変換薄膜の高性能化や液層介在型薄膜プロセスVapor-Liquid-Solid(VLS)成長を用いた超伝導薄膜の高性能化を中心に検討した。具体的には、「ナノBaZrO_3材料を添加したCa_3Co_4O_9熱電薄膜の熱電特性」、「異なるBa/Cu組成比のliquid層を用いて作製したVLS-LaBCO薄膜の超伝導特性」、「薄膜成長制御によるLaBa_2Cu_3O_y薄膜の超伝導転移温度向上」などの課題を解明した。特に、微細組織制御(ナノ欠陥、転移制御)と熱電変換薄膜では、高い性能を持つCa_3Co_4O_9(CCO)材料に着目し、フォノン熱伝導率(κp)を低減させることにより、性能の向上を試みた。検討項目は、熱伝導率の低減による性能の向上を目的に、微細構造観察から10nm程度と観察されたBaZrO_3ナノ粒子を添加したCCO薄膜を作製し、導入された異物質がCCO薄膜の熱電特性に与える影響について検討を行った。BaZrO_3ナノ粒子添加により熱伝導率が大きく減少した結果、熱電性能は1.3倍以上向上した。また、分子線エピタキシー法とVLS法を組み合わせた方法によって(111)Si単結晶基板上にGaAsナノワイヤを作製することを試みている。さらに成長条件を制御することにより、ナノワイヤ集合による高効率熱電変換素子の作製および熱電性能評価技術の構築を図っている。
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