2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of zero TCR film using semiconductor-metal transition
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21K18805
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
須藤 祐司 東北大学, 工学研究科, 教授 (80375196)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 温度係数 / 高抵抗材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、材料の相制御及び相界面制御を通して、材料が元来持っている「温度変化に伴って生じる電気抵抗の変化（温度係数：ＴＣＲ）」という性質を示さない常識を打ち破る材料創成を目指している。以下に本年度の主な実績を記述する。
昨年度に引き続き、スパッタリング法により成膜したＣｕ２ＧｅＴｅ３相変化薄膜について、半導体相と金属相の複合化によるゼロＴＣＲ化を調査した。パーコレーションモデルを用いて薄膜の比抵抗から金属相の体積分率を算出した結果、半導体相中に７０％程度の金属相が形成されることでゼロＴＣＲが可能であることが分かった。但し、このモデルから予想されるＴＣＲは実験値と大きな差があることも判明した。このことは、半導体相/金属相の接触抵抗のＴＣＲに対する寄与を示唆するものである。
更に、本年度は、ＭｎＴｅ系相変化薄膜についても調査を行った。ＭｎＴｅではＭｎ／Ｔｅ比に依存して、スパッタリング成膜まま状態において、アモルファス相あるいはウルツ鉱型構造（β相）を呈した。このβ相は高温安定相であるが、スパッタリング条件によっては、室温に凍結できることが明らかとなった。このβ相の伝導機構を調査したところ、ホッピング伝導を示すことが分かった。β-ＭｎＴｅは熱処理によりα-ＭｎＴｅに相変化するが、α相もβ相と同様に半導体的性質を示すため低ＴＣＲ化には不利である。
昨年度に引き続き、温度係数が１０ｐｐｍ／℃程度の極めて低い値を示したＡ２相とＢ２相の二相分離を生じるＦｅ―Ｃｒ―Ａｌ―Ｃｏ合金についてＴＣＲに及ぼす組織の影響を調査した。比抵抗の温度変化挙動とキュリー温度測定結果を比較した結果、Ａ２ 相のキュリー温度近傍では明確な挙動変化は観察されなかった一方で、Ｂ２相のキュリー温度近傍で温度係数が正から負に変化することが確認された。以上の結果から Ｂ２強磁性がＴＣＲに正の寄与を及ぼしていることが示唆された。
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