研究課題
申請者は熱電材料として大きな期待を集めているMg2Siについて、熱電特性の評価が可能なエピタキシャル膜を、絶縁体である(001)Al2O3基板上へ作製することに世界で初めて成功した。得られたMg2Siエピタキシャル膜は、約0.2％の格子歪みを有しており、これまでほとんど報告されていないp型伝導を示した。Mg2Siの研究は、格子歪みが無い焼結体や単結晶で行われており、ｎ型伝導を示すことが広く知られている。エピタキシャル膜においてｎ型伝導ではなくp型伝導を示した結果は、格子歪みがMg2Siの伝導特性を支配する最も重要な支配因子である可能性を示している。本研究は、種々の結晶格子歪みを有したMg2Si膜を作製し、格子歪みの熱電特性に及ぼす影響を明らかにする。得られた知見を基に、格子歪み制御による特性の向上方法を検討することで、Mg2Siの熱電特性を飛躍的に向上させることを目的としている。熱膨張率がMg2Siより大きいCaF2と、小さいAl2O3基板上に(111)配向膜を作製し、面内の面間隔の異なる膜の作製に成功した。しかし得られた膜の特性はほぼ同じで、今回印加した範囲の歪みでは特性に大きな影響を与えないことが明らかになり、ｐ型特性の発現している理由は格子歪みでない可能性が示された。なお、ｐ型伝導特性の発現の起源となりうる酸素の混入についてもSIMSによる検討を行ったが、酸素の量と伝導型にも大きな相関が認められなかった。さらにMg2Siに大きな格子歪みを誘起することを目指して、Mg-Si-Caの３元系に拡張した研究を行った。その結果、広い組成範囲でp型伝導が得られることが明らかになった。
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すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)
Proceedings of International Society for Optics and Photonics
巻: 9768 ページ: 97681Q1-97681Q7
10.1117/12.2212057
J. Elector. Mater.
巻: - ページ: -
10.1007/s11664-016-4404-x
Jpn. J. Appl. Phys.
巻: 54 ページ: 07JB04-1-5
10.7567/JJAP.54.07JB04
http://f-lab.iem.titech.ac.jp/f-lab.htm
