ナノ構造を利用したフォノン・電子の平均自由行程解析

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22560203
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 宮崎 康次 九州工業大学, 大学院・工学研究院, 教授 (70315159)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: マイクロ / ナノスケール伝熱 / 熱伝導 / フォノン / 電子 / 熱電発電

研究概要

本研究は,ナノ構造で材料の熱物性を制御する際に必要となるフォノンと電子の平均自由行程を MEMS 技術で作製したデバイスにより測定することを図った.数um 程度の孔を多数有する Si 薄膜を生成し,その熱伝導率を測定したところフォノンの平均自由行程が電子のものより長く,見かけの熱伝導率が従来の拡散輸送の式で説明できない結果を得た.さらにその長さを古典的なフォノン輸送の式で見積もったところ,室温付近で 3um 程度と比較的長い結果が示され,電子の平均自由行程より長いことも明らかとなった.

研究成果

• [雑誌論文] Saburo Tanaka, and Daisuke Nagai, Heat conduction of a porous material (2012)
  • 著者名/発表者名: Koji Miyazaki
  • 雑誌名: Journal of Heat Transfer 巻: Vol.134,No.5 ページ: 051018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous measurements of thermal conductivity and electrical conductivity of micro-machined Silicon films (2012)
  • 著者名/発表者名: Harutoshi Hagino,Yosuke Kawahara, Aimi Goto, and Koji Miyazaki
  • 雑誌名: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 巻: Vol.31 ページ: 012020
  • 査読あり
• [雑誌論文] 分子動力学法を用いたナノポーラス構造 Si における熱伝導解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井大資, 宮崎康次,塚本寛
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 巻: Vol. 76 ページ: 1879-1883
  • 査読あり
• [雑誌論文] MEMS を利用した温度測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮崎康次
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集C編 巻: Vol. 76 ページ: 1890-1892
  • 査読あり
• [学会発表] レーザー周期加熱によるSi薄膜の面方向熱伝導率測定 (2013)
  • 著者名/発表者名: 川原庸資,岩田尚,萩野春俊,宮崎康次
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第66期総会・講演会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] Hisashi Iwata, and Koji Miyazaki, In-plane Thermal and Electrical Conductivity of Si Thin Film with Periodic Microporous (2012)
  • 著者名/発表者名: Yosuke Kawahara, Harutoshi Hagino
  • 学会等名: International Forum on Heat Transfer 2012
  • 発表場所: 長崎
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] 多孔Si薄膜の熱・電気輸送特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 川原庸資, 萩野春俊, 岩田尚, 宮崎康次
  • 学会等名: 第33回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-10-03
• [学会発表] Effects of Micro-Structures on In-plane Thermal Conductivity and Electrical Conductivity of Silicon Thin Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Harutoshi Hagino, Yousuke Kawahara,Hisashi Iwata, and Koji Miyazaki
  • 学会等名: 18th Symposium on Thermophysical Properties
  • 発表場所: Boulder
  • 年月日: 2012-06-24
• [学会発表] 多孔薄膜Siの面方向熱伝導率と電気伝導率測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩野春俊, 川原庸介, 後藤愛美, 宮崎康次
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2012-05-30
• [学会発表] In-Plane Thermal Conductivity and Electrical Conductivity Measurements of Silicon Thin Film (2012)
  • 著者名/発表者名: Harutoshi Hagino, Yousuke Kawahara, Aimi Goto, Toru Hiwada, and Koji Miyazaki
  • 学会等名: The Eighth KSME-JSME Thermal and Fluids Engineering Conference
  • 発表場所: Inchon
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 薄膜 Si の面方向熱伝導率と電気伝導率の同時測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩野春俊, 川原庸介, 後藤愛美, 檜和田徹, 宮崎康次
  • 学会等名: 日本機械学会九州支部第65期総会講演会
  • 発表場所: 佐賀
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] In-plane Thermal Conductivity of Silicon Thin Films with Periodic Micro-pores (2011)
  • 著者名/発表者名: Harutoshi Hagino, Koji Miyazaki
  • 学会等名: 7th US-Japan Joint Seminar on Nanoscale Transport Phenomena -Science and Engineering-
  • 発表場所: 伊勢志摩
  • 年月日: 2011-12-11
• [学会発表] Heat Conduction in a Nano-Porous Material and its Application (2011)
  • 著者名/発表者名: Koji Miyazaki
  • 学会等名: ASME 2011 9th International Conference on Nanochannels,Microchannels,and Minichannels
  • 発表場所: Edomonton
  • 年月日: 2011-06-19
• [学会発表] 薄膜Siの面方向熱伝導率と電気伝導度の同時測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 萩野春俊, 永井大資, 檜和田徹, 宮崎康次
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山
  • 年月日: 2011-06-01
• [学会発表] 自己組織化ポーラス有機薄膜生成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宮崎康次, Zheng Yanqiong, 久保脇勇貴,柏木誠
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国・九州支部徳島講演会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2010-10-16
• [学会発表] 分子動力学法を用いた多孔ナノ構造Siの熱伝導解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 永井大資, 宮崎康次, 萩野春俊
  • 学会等名: 第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 松江
  • 年月日: 2010-10-13
• [図書] 環境発電ハンドブック (2012)
  • 著者名/発表者名: 鈴木雄二 他54人
  • 総ページ数: 174-180
  • 出版者: NTS
• [図書] 熱電変換技術の基礎と応用-クリーンなエネルギー社会を目指して- (2011)
  • 著者名/発表者名: 舟橋良次 他42名
  • 総ページ数: 309-324
  • 出版者: CMC
• [備考] 宮崎康次 熱デバイス研究室
  • URL: http://www.mech.kyutech.ac.jp/tdl/