权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Enhancement of thermoelectric performance in superlattice film with Dirac electron system using electron-phonon interaction

利用电子-声子相互作用增强狄拉克电子系统超晶格薄膜的热电性能

基本信息

批准号：
21K14536
负责人：
石部貴史
金额：
$ 3万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

本研究では、代表者が培ってきた輸送電子の平均エネルギー増大、及びナノ構造界面フォノン散乱の知見を駆使することで、電子・フォノンの二粒子同時制御を可能にするSi基板上シリサイド超格子薄膜熱電材料を創製する。具体的には、ε-CoSi1-xGex/ε-CoSi超格子薄膜において“Dirac電子の超高電気伝導率”と“局在Heavy band位置の意図的制御による高ゼーベック係数”を実現して熱電出力因子増大を、さらに合金・界面フォノン散乱誘発による熱伝導率低減を同時達成することを目的とする。令和3年度に単一相からなるε-CoSi薄膜の形成に成功した。しかし、界面電子散乱により出力因子が10μWcm-1K-2程度に留まっていた。そこで令和4年度は、Si基板上の初期成長核の形成条件を変えることで、エピタキシャルε-CoSi薄膜の形成に成功した。さらに、CoとSiの組成比を調整すると、キャリア密度が変化することがわかった。最終的に、最適なCoとSiの組成比において、出力因子が大幅に増大し、20μWcm-1K-2を達成した。測定温度領域を高温にした際、目標であった30μWcm-1K-2を越えた。さらに、ε-CoSi1-xGex薄膜を異種元素Ｍで置換したところ、格子熱伝導率0.7 W/mKを達成し、結果としてZT~0.2 at 300 K、~0.3 at 400 Kを獲得した。極小の格子熱伝導率の起源について、熱伝導率の温度依存性より調査したところ、点欠陥散乱、界面散乱の階層的なフォノン散乱の寄与が効いていることが明らかとなった。このように、今年度の目標出力因子を達成し、さらに来年度の目標であったZT~0.3にも到達した。

In this study, it is possible to improve the performance of superlattice thin films on Si substrates by using two-particle simultaneous system. The specific and ε-CoSi1-xGex/ ε-CoSi superlattice thin films are sensitive to the ultra-high power consumption rate of Dirac computers, the control system at the Heavy band location, the high voltage output factor, and the alloy interface. At the same time, the performance of the alloy interface is low. Make it possible to form a successful ε-CoSi film in the first phase of the year. The output factor of 10 μ Wcm-1K-2 is kept in the range of 10 μ Wcm-Wcm. The formation conditions of early growth nucleation on Si substrate, the formation conditions of ε-CoSi film and the formation condition of ε-DNA film in 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2002, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, 2004, The ratio of temperature, Co, Si, density, density, temperature, density, density The most expensive and most expensive Co Si components are much higher, the output factor is much larger, and the 20 μ Wcm-1K-2 ratio is higher. Determine the temperature range of 30 μ Wcm-1K-2 temperature in the temperature field. The concentration of several elements in the thin film of ZT~0.2 at and ε-CoSi1-xGex is high, and the lattice temperature is 0.7 W/mK. The results show that the temperature is high at 300K and ~ 0.3 at 400K respectively. Extremely small lattice temperature dependence temperature In the current year, the output factor of the current year has been reached, and in the coming year, the target has reached the level of ZT~0.3.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Demonstration of electron-phonon interaction-dominated thermoelectric power factor in Dirac-system CoSi film

狄拉克系统 CoSi 薄膜中电子-声子相互作用主导的热电功率因数的演示

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takafumi Ishibe;Yuto Uematsu;Katsuhiro Suzuki;Kazunori Sato;Takeshi Fujita;Eiichi Kobayashi;Yoshiaki Nakamura
通讯作者：
Yoshiaki Nakamura

Dirac bandを有するエピタキシャルε-CoSi/Siの作製とその熱電特性

狄拉克带外延ε-CoSi/Si的制备及其热电性能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
石垣信太郎;石部貴史;中村芳明
通讯作者：
中村芳明

Interface design for development of high performance thermoelectric film

高性能热电薄膜开发的界面设计

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hung-Hsiang Yang;Chi-Cheng Lee;Yasuo Yoshida;Muhammad Ikhlas;Takahiro Tomita;Nugroho Agung Agustinus;Taisuke Ozaki;Satoru Nakatsuji;Yukio Hasegawa;中村芳明;下田　光祐・石川　理史・上田　渉;Takafumi Ishibe
通讯作者：
Takafumi Ishibe

高熱電出力因子化に向けたSi基板上ε-CoSi薄膜のエピタキシャル成長とその熱電特性

Si衬底上外延生长ε-CoSi薄膜及其高热电功率因数的热电性能