• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

IV族混晶結晶粒界で生じる特異なキャリア・フォノン散乱の機構解明と制御

公募研究

研究領域機能コアの材料科学
研究課題/領域番号 20H05188
研究機関名古屋大学

研究代表者

黒澤 昌志  名古屋大学, 工学研究科, 講師 (40715439)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
キーワードIV族混晶 / ゲルマニウムスズ / 結晶粒界 / 散乱機構
研究実績の概要

本研究における機能コアとは、「格子振動(フォノン)のみ散乱する結晶粒界」と定義している。本公募研究においては、最近申請者が見出した「 ゲルマニウムスズ(Ge1-xSn)薄膜中のフォノンのみ散乱する結晶粒界」に対して、正孔が結晶粒界で散乱されにくい理由、フォノン散乱に有効な粒界構造、電子に対する結晶粒界の影響の3点を明らかにすることを目的としている。本年度は、「フォノン散乱に有効な粒界構造」を明らかにすることを目指し、多結晶薄膜とエピタキシャル薄膜の2種類の試料を準備し、熱伝導率計測を行なった。
多結晶薄膜中のランダム粒界では、他の材料系と同様、フォノンが散乱され熱伝導率の大幅低減を達成したが、電気伝導率も劣化してしまった。一方、エピタキシャル薄膜中の微傾斜により形成される結晶ドメイン界面でも、フォノンが散乱される(熱伝導率が低減できる)ことが明らかとなった。不純物散乱・ウムクラップ散乱・粒界散乱の3つを考慮した熱伝導率の数値計算も実施した。実験結果と合わせこむことで、Ge1-xSnx薄膜の熱伝導率を同定可能なユニバーサルな関係式を構築することに成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Solid-phase crystallization of ultra-thin amorphous Ge layers on insulators2022

    • 著者名/発表者名
      Oishi Ryo、Asaka Koji、Bolotov Leonid、Uchida Noriyuki、Kurosawa Masashi、Nakatsuka Osamu
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 61 ページ: SC1086

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ac4686

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reinforcement of power factor in N-type multiphase thin film of Si1-x-yGexSny by mitigating the opposing behavior of Seebeck coefficient and electrical conductivity2021

    • 著者名/発表者名
      Lai Huajun、Peng Ying、Gao Jie、Song Haili、Kurosawa Masashi、Nakatsuka Osamu、Takeuchi Tsunehiro、Miao Lei
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 119 ページ: 113903

    • DOI

      10.1063/5.0062339

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] (Invited) Thermoelectric Properties of Tin-Incorporated Group-IV Thin Films2021

    • 著者名/発表者名
      Kurosawa Masashi、Nakatsuka Osamu
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 104 ページ: 183~189

    • DOI

      10.1149/10404.0183ecst

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Constructed Ge Quantum Dots and Sn Precipitate SiGeSn Hybrid Film with High Thermoelectric Performance at Low Temperature Region2021

    • 著者名/発表者名
      Peng Ying、Miao Lei、Liu Chengyan、Song Haili、Kurosawa Masashi、Nakatsuka Osamu、Back Song Yi、Rhyee Jong Soo、Murata Masayuki、Tanemura Sakae、Baba Takahiro、Baba Tetsuya、Ishizaki Takahiro、Mori Takao
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: 12 ページ: 2103191

    • DOI

      10.1002/aenm.202103191

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Si1-xGexバッファ上におけるSi1-xSnx薄膜の結晶成長2022

    • 著者名/発表者名
      藤本一彰, 黒澤昌志, 中塚理
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Comparative Thermoelectric Performance Demonstration Between Cavity-free GeSn and Si Thermoelectric Generators2022

    • 著者名/発表者名
      M. M. H. Mahfuz, K. Katayama, Y. Ito, K. Fujimoto, M. Tomita, M. Kurosawa, T. Matsuki, and T. Watanabe
    • 学会等名
      第69回応用物理学会春季学術講演会
  • [学会発表] Group-IV materials grown on insulator for advanced thin-film thermoelectric applications2021

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa and O. Nakatsuka
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2021 (SSDM2021)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solid-phase crystallization of ultra-thin amorphous Ge layers on insulators2021

    • 著者名/発表者名
      R. Oishi, M. Kurosawa, and O. Nakatsuka
    • 学会等名
      International Conference on Solid State Devices and Materials 2021 (SSDM2021)
    • 国際学会
  • [学会発表] Thermoelectric properties of tin-incorporated group-IV thin films2021

    • 著者名/発表者名
      M. Kurosawa and O. Nakatsuka
    • 学会等名
      240th ECS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Demonstration of Cavity-free GeSn Thermoelectric Generator2021

    • 著者名/発表者名
      K. Katayama, M. M. H. Mahfuz, M. Nakata, Y. Ito, K. Fujimoto, M. Tomita, M. Kurosawa, T. Matsuki, and T. Watanabe
    • 学会等名
      2021 International Workshop on Dielectric Thin Films for Future Electron Devices: Science and Technology (2021 IWDTF)
    • 国際学会
  • [学会発表] GaAs基板上におけるSi1-xSnx薄膜の結晶成長2021

    • 著者名/発表者名
      藤本一彰, 黒澤昌志, 中塚理
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会

URL: 

公開日: 2022-12-28  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi