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2019 年度 実績報告書

バンドエンジニアリングによる準結晶半導体の探索とその熱電材料への応用

研究課題

研究課題/領域番号 19J21779
研究機関東京大学

研究代表者

岩崎 祐昂  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2019-04-25 – 2022-03-31
キーワード近似結晶 / 半導体 / 第一原理計算 / ブロッホ軌道解析 / バンドエンジニアリング / 熱電材料 / 準結晶
研究実績の概要

第一原理計算による先行研究で半導体化が予測されていたが、実験的にはバンドギャップが閉じていることが示唆された Al-Ir 系近似結晶のバンド構造を基に、バンドギャップの大きさを広げる方針を第一原理計算による軌道解析により確立した。その結果、Al の一部を Si で置換し、Ir を Ru で置換した Al-Si-Ru 系近似結晶が半導体となることを第一原理計算により予測した。これに基づいて、Al-Si-Ru 系近似結晶を実験的に作製し、物性測定を行うことで、Al-Si-Ru 系近似結晶がバンドギャップ 0.15eV の半導体となることを明らかにした。これまでにAl 系近似結晶において半導体は実現していなかったが、今回初めて、半導体を創製することに成功した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

第一原理計算を用いてバンド構造の制御指針を得ることにより、世界で初めてアルミ系近似結晶で半導体の創製に成功したから

今後の研究の推進方策

1/0近似結晶半導体の創製で得られた知見を活かして、高次近似結晶や準結晶で半導体を作製することを目指す。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Experimental realization of a semiconducting quasicrystalline approximant in Al-Si-Ru system by band engineering2019

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Iwasaki, Koichi Kitahara, and Kaoru Kimura
    • 雑誌名

      PHYSICAL REVIEW MATERIALS

      巻: 3 ページ: 061601

    • DOI

      https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.3.061601

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Al-Si-Ru系近似結晶における熱電特性のキャリアドープ効果2020

    • 著者名/発表者名
      岩崎祐昂,北原功一,木村薫
    • 学会等名
      第2回ハイパーマテリアル領域会議(第24回準結晶研究会)
  • [学会発表] Al-Pd-Co系1/1近似結晶の電子状態解析2020

    • 著者名/発表者名
      岩崎祐昂,樫村知之,北原功一,木村薫
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
  • [学会発表] Al-Pd-Co系1/1近似結晶(半導体候補物質)の熱電特性2020

    • 著者名/発表者名
      樫村知之,岩崎祐昂,北原功一,木村薫
    • 学会等名
      日本金属学会
  • [学会発表] Experimental realization of a semiconducting quasicrystalline approximant in Al-Si-Ru system by band engineering2020

    • 著者名/発表者名
      Yutaka iwasaki, Koichi Kitahara, Kaoru Kimura
    • 学会等名
      14th International Conference on Quasicrystals
    • 国際学会
  • [学会発表] Yutaka iwasaki, Koichi Kitahara, Kaoru Kimura2020

    • 著者名/発表者名
      Yutaka iwasaki, Koichi Kitahara, Kaoru Kimura
    • 学会等名
      38th International Conference on Thermoelectrics
    • 国際学会
  • [学会発表] バンドエンジニアリングによるAl-Si-Ru 系近似結晶半導体の創製2019

    • 著者名/発表者名
      岩崎祐昂,北原功一,木村薫
    • 学会等名
      第16回 日本熱電学会学術講演会

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公開日: 2021-01-27  

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