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2008 年度 実績報告書

ガラステンプレートを用いたナノワイヤー構造熱電変換素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19686041
研究機関埼玉大学

研究代表者

長谷川 靖洋  埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (60334158)

キーワード熱電効果 / ナノ構造 / ガラステンプレート / 量子効果
研究概要

従来法であるアルミナテンプレートではなく、ガラステンプレートを使ったナノワイヤー構造熱電変換素子の作製を行った。このテンプレートは、予め空孔を持った石英ガラスを用意しておき、1700℃程度で軟化させ、空孔に圧力を加えながら徐々に引き延ばして作製しており、引き延ばしの速度によって、必要な穴径を比較的容易に決めることが出来る。石英テンプレートの最適化により、ナノサイズのテンプレートの作製が行われたが、このテンプレートを用いてBi材料の圧入が行われた。mmサイズの大きさを持つバルク素子, 直径がμmサイズのマイクロワイヤー素子と、今回作製したナノワイヤー熱電変換素子(直径850nm)での抵抗率が300Kで完全に一致し、温度依存性については、全く異なることを明らかにできた。ワイヤー径がマイクロメーターサイズのマイクロワイヤー素子の抵抗値は約1mΩに対して、ナノワイヤー素子については約4.2kΩと6桁程度抵抗値が違うにもかかわらず、抵抗値がほぼ完全に一致する結果を得た。この抵抗率の温度依存性については、ワイヤー直径依存性が明らかで、有限平均自由行程モデルでこの依存性を説明できた。さらに抵抗率, ゼーベック係数の測定から、フェルミエネルギーとキャリア密度が単結晶の物性値と等しいと仮定することによって、移動度を評価することが可能となった。この結果より、今回我々が作製したナノワイヤー素子は、今までに報告されたものよりも移動度が高く、またバルク素子からナノワイヤー素子へのワイヤー直径依存性が明確になった。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of Thermoelectric Properties in Bi-Microwires by the Harman Method2008

    • 著者名/発表者名
      Hideo Iwasaki, Hiroyuki Morita, Yasuhiro Hasegawa
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics 47

      ページ: 3576-3580

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of the band structure of BiSb alloy on the magneto-Seebeck coefficient2008

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Teramoto, Takashi Komine, Shinji Yamamoto, Masahiro Kuraishi, Ryuji Sugita, Yasuhiro Hasegawa, and Hiroaki Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics 104

      ページ: 0537141-6

    • 査読あり
  • [学会発表] Biナノワイヤー熱電素子の作製法と熱電特性2009

    • 著者名/発表者名
      村田正行, 中村太紀, 長谷川靖洋, 小峰啓史, 田口隆志, 中村真一郎, Vladimir Jovovic, JosephP. Heremans
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [学会発表] 平均自由行程を考慮したBiナノワイヤーの熱電特性の解析2009

    • 著者名/発表者名
      中村太紀, 村田正行, 長谷川靖洋, 小峰啓史, 田口隆志, 中村真一郎, Vladimir Jovovic, Joseph P. heremans
    • 学会等名
      第56回応用物理学関係連合講演会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      2009-03-31
  • [図書] 熱電変換ハンドブック2008

    • 著者名/発表者名
      長谷川靖洋, 他24名
    • 総ページ数
      675
    • 出版者
      NTS

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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