| 研究概要 |
本年度は,SOIウエハのSiO_2層を犠牲層に利用し,Siの熱伝導率と電気伝導度を同時測定できる自立膜パターンを作製した.熱的に孤立した自立膜に電流を印加して自己発熱させ,平均温度上昇を測定することで熱伝導率を測定する手法で,カーボンナノチューブの熱伝導率測定に既に利用されている.大きさ1μm程度の矩形孔構造を設け,孔のないサンプルの測定結果と比較したところ,孔構造のあるサンプルの熱伝導率と電気伝導度がともに低下していた.電気伝導度は,充填率によって整理している従来のEuckenの式やRusselの式でよく低下を説明できた.一方で熱伝導率は,従来の式では説明できないほど大幅に低下していた.測定精度についての深い議論までできていないが,正しく測定できていれば,微細構造がSiの熱伝導率に与える影響として,熱を輸送するフォノンの平均自由行程を実験で得る手掛かりを得たことになる.測定精度については,今後温度測定の精度やデバイスにおける熱の漏れについて詳細に検討する
構造のある厚さ2μm程度の自立膜生成は,決して容易ではないものの,初年度で熱伝導率と電気伝導度を同時測定するデバイスの作製プロセスを一般的な微細加工プロセス(プラズマCVD,RIE,イオン注入,KOHによるウェットエッチング)で構築し,温度依存性(-190℃～室温)を含めた物性測定まで進められたことは,次年度以降の実施を考えるとその意義は大きい.この成果が先に指摘した熱物性測定の精度まで含めて議論できれば,微細構造を有する高効率エネルギー変換デバイスの熱設計に役に立つことはいうまでもない
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