2014 Fiscal Year Annual Research Report
単電子・スピンデバイスの高温動作を可能にするためのナノフリーザ基板の開発
Project/Area Number |
24651168
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Research Institution | Shizuoka University |
Principal Investigator |
池田 浩也 静岡大学, 電子工学研究所, 准教授 (00262882)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 泰弘 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (00115453)
下村 勝 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20292279)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 量子効果デバイス / ペルチェ冷却 / ナノワイヤ / 熱電変換 |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,量子効果デバイスを高温動作可能にするためのペルチェ冷却基板の開発を目指している.本年度得られた主な成果を以下に示す. (1)混晶膜にすることにより熱伝導率の低減が期待できるが,同時にゼーベック係数を保つことが必要となるため,SiGe混晶のゼーベック係数の解明を行った.p型のSi,Ge,およびSiGe混晶のゼーベック係数の測定データと理論計算値を用いて,フォノンドラッグ効果がフォノン速度,フォノンの平均自由行程,格子散乱に起因するキャリア移動度により決定されることを明らかにした.さらにこの結果に基づいて,SiとGeの物性パラメータを内挿することにより,SiGe混晶のゼーベック係数が予測できることを見出した. (2)Siナノワイヤサーモパイル作製プロセスを開発するために,収束イオンビーム(FIB)によるn型SOI(Si on insulator)層へのGaイオン注入を行い,Siナノワイヤサーモパイルの作製を進めている.Geドープによるp型Siの形成を確認し,そのゼーベック係数について,フォノン輸送の観点から解析を行った.共ドープ効果よりはむしろ,サイズ効果が現れることを見出した. (3)混晶膜や共ドープによる熱伝導率の低減が期待されるため,ナノワイヤ材料の熱伝導特性を精度よく測定する新しい技術を開発している.提案する手法では,電子線による周期加熱と赤外線センサによる温度変化検出を用いるため,非接触かつ非破壊で試料の熱伝導特性を計測できる.昨年度構築した,ハロゲン加熱による同じ原理の装置を用いて得られたバルクSiおよびバルクCuの熱拡散率が,報告値とほぼ一致することを確認し,この非接触法によりバルク材料の熱拡散率を測定できることを示した.現在は,測定精度の更なる向上を目指して,改良を含めた実験装置の再構築を行っている.
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[Journal Article] High power factor of Ga-doped compositionally homogeneous Si0.68Ge0.32 bulk crystal grown by the vertical temperature gradient freezing method2015
Author(s)
M. Omprakash, M. Arivanandhan, T. Koyama, Y. Momose, H. Ikeda, H. Tatsuoka, D. Aswal, S. Bhattacharya, Y. Okano, T. Ozawa, Y. Inatomi, S.M. Babu, Y. Hayakawa
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Journal Title
Journal of Crystal Growth & Design
Volume: 15
Pages: 1380-1388
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] Thermoelectric properties of compositionally homogeneous p and n-type SiGe bulk crystals2015
Author(s)
M.Omprakash, M.Arivanandhan, T.Koyama, Y.Momose, H.Ikeda, H.Tatsuoka, Y.Okano, T.Ozawa, Y. Inatomi, S. Bhattacharya, D.K. Aswal, S.M. Babu, Y. Hayakawa
Organizer
第62回応用物理学会春季学術講演会
Place of Presentation
東海大学(神奈川県,平塚市)
Year and Date
2015-03-11 – 2015-03-14
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[Presentation] Growth of compositionally homogeneous p-type SiGe bulk and thermoelectric properties2015
Author(s)
M.Omprakash, M.Arivanandhan, T.Koyama, Y.Momose, H.Ikeda, H.Tatsuoka, D.K. Aswal, S. Bhattacharya, Y.Okano, T.Ozawa, Y. Inatomi, S.M. Babu, Y. Hayakawa
Organizer
2015 International Symposium Toward the Future of Advanced Researches
Place of Presentation
Shizuoka Univ.(Hamamatsu, Shizuoka)
Year and Date
2015-01-27 – 2015-01-28
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[Presentation] Thermoelectric properties of compositionally homogeneous Ga-doped SiGe bulk crystals2014
Author(s)
Y. Hayakawa, M. Omprakash, M. Arivanandhan, T. Koyama, Y. Momose, H. Ikeda, H. Tatsuoka, Y. Okano, T. Ozawa, Y. Inatomi, S.M. Babu
Organizer
12th European Conference on Thermoelectrics
Place of Presentation
Madrid, Spain
Year and Date
2014-09-24 – 2014-09-26
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[Presentation] In-situ observation of dissolution and growth processes of Si1-xGex under different temperature gradients2014
Author(s)
M. Omprakash, M. Arivanandhan, T. Koyama, Y. Momose, H. Ikeda, H. Tatsuoka, Y. Okano, T. Ozawa, Y. Inatomi, S.M. Babu, Y. Hayakawa
Organizer
13th International Conference on Global Research and Education (InterAcademia 2014)
Place of Presentation
Riga, Latvia
Year and Date
2014-09-10 – 2014-09-12
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