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エネルギーハーベスティング型熱電デバイスの界面熱抵抗メカニズムの解明

阐明能量收集热电装置的界面热阻机制

基本信息

批准号：
21K03922
负责人：
田中三郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nihon University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

熱電材料に用いられるビスマスおよびテルルの薄膜を高真空蒸着法により成膜し，その膜厚を触診計測装置で測定した結果，蒸着源から基板までの位置関係で数100nm（ナノメートル）であることを確認した．界面熱抵抗の計測には3オメガ法を応用して前述の表面の温度上昇を計測した結果，蒸着源からの距離によってその温度上昇が異なることを確認し，蒸着源からの距離は，105mm，110mmおよび115mmの3水準，印可周波数は100～1000Hzの範囲で実施した．蒸着源からの距離105mmで作製したサンプルの表面の温度上昇と周波数との決定係数は0.994，110mmの場合は0.994，115mmの場合は0.988であり計測範囲周波数内においては線形性が保たれており，各周波数における表面の温度上昇と蒸着源からの距離との増加率も線形的になっており，サンプル厚さに対応した熱抵抗を検出できたものと推察される．エネルギーハーベスティング型の熱電デバイスは小さな温度差により発電可能であるが，発電量が小さいことに加え定常状態における温度差を確保することが困難である．そこで，本研究では温度差の確保を軸にした熱電デバイスを作製して，熱電デバイスの性能と界面熱抵抗との関係を調査している．熱電デバイスの温度差確保には熱伝導率が低い材質に設置して，高温熱源に設置することで発電可能な熱電デバイスを設計している．現在までにアルミナ基板上に成膜したサンプルを用いて，薄膜熱伝導率の計測手法である3オメガ法を用いて界面熱抵抗の指標として用いる表面の温度上昇を計測し，その結果が膜厚により異なっていることを確認できた．また，フレキシブル基板に作製した熱電素子を用いた熱電デバイスの試作を進めており，その性能評価を実施する予定である．

The thin film was formed by high vacuum steaming, the thickness of the film was measured by contact device, and the position of the source substrate was measured by 100nm (temperature measurement). The interface resistance method was used to determine the results of the temperature measurement on the surface temperature. The temperature of the source is far away from the temperature, the temperature is confirmed, the source is 105mm, 105mm, 110mm, 115mm, 3, and the number of waves per week is in the range of 100~1000Hz. Steaming the source, the distance from the 105mm, the number of waves on the surface, the number of waves, the number of waves, the number of In the range of the cycle number of the 115mm, the temperature of the wave number of each cycle, the temperature of the surface, the source, the distance, the addition rate, the temperature, the temperature. The temperature difference is very small. The temperature difference is very small. The temperature difference is very low. The power supply is low, and the steady state temperature difference is very low. In this study, the temperature difference is guaranteed, and the performance interface is protected against the temperature difference. The temperature difference is guaranteed. The temperature difference rate is low and the material setting is low. It is possible to set the temperature at high temperature. It is possible to use the device to form a film on the substrate of the device. Now, the film is used on the substrate, and the rate of the film is used to measure the temperature of the film. 3. The method uses the interface to resist the temperature. The results show that the thickness of the film makes sure that the substrate is in good condition, and the substrate is used to improve the performance.