2023 Fiscal Year Annual Research Report
Active thermal transport control by carrier tuning in van der Waals materials
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20KK0087
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
廣谷 潤 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80775924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大町 遼 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 講師 (60711497)
杉目 恒志 近畿大学, 理工学部, 講師 (60716398)
劉 麗君 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (80809195)
山中 真仁 大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (90648221)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / ラマン分光 / 熱伝導 / グラフェン / マキシン / サーモリフレクタンス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度はCOVID-19による渡航制限などが大幅に解除したことを受けて、これまでオンラインで技術交流を進めてきた熱計測技術とキャリア輸送について国際共同研究を中心に実施した。熱計測技術については、周波数領域サーモリフレクタンスと時間領域サーモリフレクタンスの測定方法の違いによる測定結果について標準サンプル交換などを行い共同研究を実施するとともに意見交換を実施した。キャリア輸送については、近年注目を集めるCOFとナノ材料のハイブリット化による熱伝導への影響について理論検討を行った。現在成果出しに向けてさらに実験とシミュレーションを進めているところであり、さらに深みのある国際共同研究の土台を作ることができた。
期間全体を通しての成果としては、ナノ厚さの原子層材料に対する異方性熱伝導率計測手法である周波数領域サーモリフレクタンス(FDTR)の開発を行い、光学系と測定系を改良することにより150MHzまでの高周波領域におけるレーザー加熱システムを構築することができた。構築したシステムを熱伝導率が既知の材料(酸化シリコン、酸化アルミニウム、シリコン、ダイヤモンド)に対して熱計測を行い、その有効性を確認することができた。さらに様々な原子層材料の熱伝導率計測とその界面における熱抵抗にまで研究範囲を拡大することができた。また、既存の測定手法ではFDTR計測で表面に用いたAuのトランスデューサー層の熱伝導率が高いが故に低熱伝導率材料に対する計測感度が低い課題があった。そこで、表面のトランスデューサー層をパターニングすることで金属を伝わる伝熱を抑制し、結果として従来と比べて低熱伝導材料の測定が可能となった。さらに考案した本システムを応用することで、材料の局所加熱と温度計測が可能であることを見出すことができた。
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