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2013 年度 実績報告書

SiC積層欠陥制御によるバルク量子井戸熱電半導体の実現

研究課題

研究課題/領域番号 24686078
研究機関名古屋大学

研究代表者

原田 俊太  名古屋大学, グリーンモビリティ連携研究センター, 助教 (30612460)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード量子井戸 / 熱電変換 / 積層欠陥 / 量子細線 / 部分転位分解 / シリコンカーバイト / 低次元電気伝導
研究概要

熱電変換はペルチェ効果、ゼーベック効果の二つの物理現象を用いて、熱エネルギーと電気エネルギーの相互変換を可能にするものであり、エネルギー有効利用の観点から注目を集めている。最近の研究で、低次元伝導を示す物質において量子効果により熱電変換特性の劇的な向上が報告されている。そこで、本研究では、シリコンカーバイトの積層欠陥を利用してバルク結晶に低次元構造を形成し量子効果を付与することを目的として研究を行っている。
溶液成長SiC結晶中には、成長中の積層順序の乱れと、基底面転位の部分転位の分解の二つの原因によって積層欠陥が導入されていた。積層欠陥の構造を透過電子顕微鏡により観察した結果、積層順序の乱れによって生じる積層欠陥は2次元的であるのに対して、部分転位の分解によって生じる積層欠陥の幅は10nm程度と非常に狭く1次元的であり、量子細線構造を形成させることも可能であることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

溶液成長SiC結晶の積層欠陥構造を詳細に調査した結果、二次元電気伝導のみならず、一次元電気伝導も実現できる可能性が示唆された。また、積層欠陥の導入と結晶成長条件の関係も明らかとなってきており、積層欠陥密度の制御も当初の予定より自由度が高く実現できている。

今後の研究の推進方策

本年度は、作製した積層欠陥を含むSiCの熱電変換特性を測定し、量子効果を確認する予定であるが、すでに、昨年度末に立ち上げた低温熱電変換特性測定装置によって、測定をスタートしつつあり、本装置をフルに活用して研究を推進する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Surface Morphology and Threading Dislocation Conversion Behavior during Solution Growth of 4H-SiC Using Al-Si Solvent2014

    • 著者名/発表者名
      S. Harada, Y. Yamamoto, S. Xiao, M. Tagawa, and T. Ujihara
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 778-780 ページ: 67-70

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/MSF.778-780.67

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evolution of Threading Screw Dislocation Conversion during Solution Growth of 4H-SiC2013

    • 著者名/発表者名
      S. Harada, Y. Yamamoto, K. Seki, A. Horio, T. Mitsuhashi, M. Tagawa, and T. Ujihara
    • 雑誌名

      APL Materials

      巻: 1 ページ: 022109

    • DOI

      10.1063/1.4818357

    • 査読あり
  • [学会発表] Structure of basal plane defects formed by threading screw dislocation conversion during high quality SiC solution growth2013

    • 著者名/発表者名
      S.Harada, R.Kunimatsu, S. Xiao, Y.Yamamoto, M.Tagawa, Y.Yamamoto, S.Arai, N.Tanaka, T.Ujihara
    • 学会等名
      ISETS '13
    • 発表場所
      Nagoya University
    • 年月日
      20131213-20131215
  • [学会発表] 4H-SiC溶液成長における成長表面のステップ構造と貫通転位変換挙動の相関2013

    • 著者名/発表者名
      原田俊太、山本祐治、肖世玉、堀尾篤史、田川美穂、宇治原徹
    • 学会等名
      第22回SiC講演会
    • 発表場所
      埼玉会館
    • 年月日
      20131209-20131210
  • [学会発表] SiC溶液成長における欠陥変換挙動と高品質結晶成長2013

    • 著者名/発表者名
      原田俊太
    • 学会等名
      表面技術協会 関東支部・第86回講演会「ひらめき・未来材料~進化する選択的物質貯蔵・輸送・分離・変換材料~
    • 発表場所
      信州大学
    • 年月日
      20131129-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] 4H-SiC溶液成長過程における貫通転位変換挙動と成長表面モフォロジーの相関2013

    • 著者名/発表者名
      原田俊太,山本祐治,肖世玉,堀尾篤史、田川美穂,宇治原徹
    • 学会等名
      第43回結晶成長国内会議
    • 発表場所
      長野市生涯学習センター
    • 年月日
      20131106-20131108
  • [学会発表] Control of dislocation conversion during solution growth by changing surface step structure2013

    • 著者名/発表者名
      S.Harada, Y.Yamamoto, S. Xiao, A. Horio, M.Tagawa, T.Ujihara
    • 学会等名
      ICSCRM 2013
    • 発表場所
      Phoenix Seagia Resort, Miyazaki
    • 年月日
      20130929-20131004
  • [学会発表] Evolution of threading screw dislocation conversion during solution growth of 4H-SiC2013

    • 著者名/発表者名
      S.Harada, Y.Yamamoto, K. Seki, A. Horio, T. Mitsuhashi, M.Tagawa, T.Ujihara
    • 学会等名
      ICCGE-17
    • 発表場所
      Warsaw university
    • 年月日
      20130811-20130816

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公開日: 2015-05-28  

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