フォトニクスとのアナロジーで拓くサーマルフォノンエンジニアリング

与光子学类比开发的热声子工程

• 批准号: 21H04635
• 负责人: 野村 政宏
• 金额: $ 27.37万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04635/
• 关键词: フォノンエンジニアリング; フォノン; ナノスケール熱輸送; 熱伝導; 熱制御; 熱伝導計測; フォノニック結晶; ナノ構造

本研究の目的は、フォトンとフォノンのアナロジーを切り口とし、学術・技術的に先行する光工学を伝熱工学に取り入れることで、半導体ナノ構造を用いた熱流制御技術であるサーマルフォノンエンジニアリング基盤技術を構築し、伝熱制御に新展開を創出することである。室温においても数十ナノメートル程度の距離であれば、熱を輸送するフォノンの波動性に起因した干渉が熱輸送に影響を及ぼすことが期待される。そのため、そのレンジでフォノン散乱体を形成した半導体薄膜中の熱輸送について調査することは興味深い。実験的に上記の熱輸送を調査するため、研究分担者がゲルマニウムナノクリスタル内包シリコン薄膜を作製した。そして、別の研究分担者が、その基板を熱酸化シリコン薄膜を有するシリコン基板上に貼り合わせて熱処理を行い、エッチングとCMPを用いて測定対象となる薄膜のみを熱酸化シリコン薄膜上に残すプロセス技術について開発を進め、チップの供給が始まったが、まだ使用できるサンプル面積が小さいため、さらなるプロセス技術の開発が必要である。研究代表者のグループでは、上記の薄膜の面内方向の熱輸送を調査可能な熱伝導計測マイクロブリッジ系の作製技術開発を確立し、熱伝導計測系を完成させた。また、他のプロジェクトの予算で構築した電気的計測法も合わせて、面内および面直方向の熱拡散を計測できる体制が整った。加えて、3 omega法を用いた熱計測データを解析的なモデリングによって熱伝導率を獲得できるようモデルを確立した。

は の purpose, this study フ ォ ト ン と フ ォ ノ ン の ア ナ ロ ジ ー を り mouth と し に, academic, technology leading す る light engineering を 伝 pyrology に take り れ る こ と で, semiconductor ナ を ノ structure with い た heat flow suppression technology で あ る サ ー マ ル フ ォ ノ ン エ ン ジ ニ ア リ ン グ base plate technology を build し, royal に new launch を 伝 thermal system makes す る こ と で Youdaoplaceholder0. Room temperature に お い て も dozens ナ ノ メ ー ト ル degree の distance で あ れ ば, hot を conveying す る フ ォ ノ ン の volatility に cause し た dry involved が heat transfer に influence を and ぼ す こ と が expect さ れ る. そ の た め, そ の レ ン ジ で フ ォ ノ ン を scattered body formation し た の in semiconductor thin film heat transfer に つ い て survey す る こ と は tumblers deep い. Be the 験 に written の heat transfer を survey す る た め, study share が ゲ ル マ ニ ウ ム ナ ノ ク リ ス タ ル insourcing シ リ コ ン film を cropping し た. そ し て, don't の study share が, そ の substrate を hot acidification シ リ コ を ン film has す る シ リ コ ン substrate に stick り close わ せ て hot line を い 処 and エ ッ チ ン グ と CMP を with い て determination as seaborne と な る film の み を hot acidification シ リ コ ン membrane に residual す プ ロ セ ス technology に つ い て open 発 を め, チ ッ プ の supply が beginning ま っ た が, ま だ use で き る サ ン プ が ル area small さ い た め, さ ら な る プ ロ セ ス technology の open 発 が necessary で あ る. Research representatives の グ ル ー プ で は, written の film の in-plane direction の conveying を could な hot 伝 guide measuring マ イ ク ロ ブ リ ッ ジ is の system technology for 発 を establish し, hot 伝 guide measuring を complete さ せ た. ま た, he の プ ロ ジ ェ ク ト の is で build し た of measuring method of electric 気 も close わ せ て, in-plane お よ び plane straight direction の hot company, scattered を measuring で き が る system whole っ た. Add え て, 3 omega を い た thermal measuring デ ー タ を parsing な モ デ リ ン グ に よ っ て thermal 伝 conductivity を で き る よ う モ デ ル を establish し た.

项目成果

Phonon hydrodynamic conduction facilitated with isotopic enrichment

同位素富集促进声子流体动力传导

• 发表时间: 2022
• 作者: Huang Xin;Guo Yangyu;Wu Yunhui;Masubuchi Satoru;Watanabe Kenji;Taniguchi Takashi;Zhang Zhongwei;Volz Sebastian;Machida Tomoki;Nomura Masahiro
• 通讯作者: Nomura Masahiro

Nanostructuring for heat flux engineering in Si nanofilms

硅纳米膜热通量工程的纳米结构

• 发表时间: 2022
• 作者: Isozaki Katsuhiro;Ueno Ryo;Ishibashi Kosuke;Nakano Genta;Yin Haozhi;Iseri Kenta;Sakamoto Masanori;Takaya Hikaru;Teranishi Toshiharu;Nakamura Masaharu;M. Nomura
• 通讯作者: M. Nomura

フォノンエンジニアリングによる熱流制御と環境熱発電

利用声子工程的热流控制和环境热发电

• 发表时间: 2021
• 作者: Kitaoka Momoko;Nguyen Trung Cong;Goto Masahiro;〇野田 優;野村 政宏
• 通讯作者: 野村 政宏

野村研究室Webページ

野村实验室网页

Review of thermal transport in phononic crystals

• DOI: 10.1016/j.mtphys.2022.100613
• 发表时间: 2022-01-31
• 期刊: MATERIALS TODAY PHYSICS
• 影响因子: 11.5
• 作者: Nomura, Masahiro;Anufriev, Roman;Volz, Sebastian
• 通讯作者: Volz, Sebastian