| 研究課題/領域番号 |
25289087
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| 研究機関 | 静岡大学 |
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研究代表者 |
早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00115453)
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| 研究分担者 |
池田 浩也 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (00262882)
立岡 浩一 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40197380)
稲富 裕光 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, その他部局等, 教授 (50249934)
ムカンナン アリバナンドハン 静岡大学, 電子工学研究所, 助教 (50451620) [辞退]
岡野 泰則 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (90204007)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 熱電デバイス / 混晶半導体 / シリコンゲルマニウム / ゼーベック係数 / シリコンゲルマニウム / 性能指数 / 温度差徐冷法 / ガリウム |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、SiGeとMg2SiGeタンデム型熱電セルを作製し廃熱の有効利用に寄与することである。そのために、SiGe混晶半導体バルク結晶成長に対する溶質輸送効果を明らかにし、高品質な結晶成長技術を開発する。 (1) X線透過法によるSiGe高温溶液中の濃度分布その場観察実験と数値解析による溶質輸送効果の把握、(2) 温度差徐冷法と熱パルス導入法を組み合わせた方法及び静磁場印加対流抑制法による均一組成SixGe1-x単結晶成長技術の開発、(3)不純物ドーピングと形態制御の最適化による熱電特性向上を図り、(4) SiGeとMg2SiGeタンデム型熱電セルを試作する。
25年度はX線透過法を用いてSi供給原料溶解過程、Si-Ge溶液中の濃度分布、SiGe結晶成長過程を時間の関数として測定し、SiGe混晶半導体結晶成長に対する溶質輸送効果を調べた。26年度は、温度差徐冷法により均一組成Si0.68Ge0.32結晶を成長させた。p型不純物としてGa添加し、欠陥分布、抵抗率、ゼーベック係数、熱伝導率の温度依存性を測定した。ゼーベック係数は温度上昇とともに高くなり、約900 Kで最大値371 µV/Kを示した。パワーファクターは報告値よりも高い値が得られた。ボールミリング法とホットプレス法によりP添加n型SiGeナノ結晶を成長させ、1073 Kで性能指数ZTが1.84を得た。これは、通常のn型SiGe合金の値で34 %高い値であった。
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| 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
本研究の目的の中の均一組成SixGe1-x単結晶成長技術の開発と熱電特性の向上に関して成果が得られた。熱電材料に関する研究成果が学術論文, J.Materials Chemistry A (IF6.108)やCrystal Growth & Design （IF: 4.558）等6編に採択されており、研究はおおむね順調に進展していると判断している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後、不純物ドーピングと形態制御の最適化による熱電特性向上を図り、SiGeとMg2SiGeタンデム型熱電セルを試作することに挑戦する。
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