IV族二次元原子層を用いたディラック系熱電薄膜の創製

使用 IV 族二维原子层创建狄拉克热电薄膜

• 批准号: 22K20492
• 负责人: 寺田 吏
• 金额: $ 1.83万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20492/
• 关键词: 薄膜成長; 層状物質; ゲルマネン; 熱電変換; 薄膜合成; IV族系化合物

本研究では、バックリングしたGe二次元層（ゲルマネン）を含有する層状物質薄膜を形成し、そのゲルマネン結晶構造を元素置換により変形させ、熱電性能を向上させることを目的としている。そのためには絶縁基板上へのゲルマネン含有薄膜の形成方法を確立する必要がある。今年度は、ゲルマネン含有層状物質としてEuGe2に着目し、Ge基板とInP基板上へのEuGe2薄膜形成に取り組んだ。Ge基板上にEuを供給することでエピタキシャルEuGe2薄膜を形成することに成功した。また、EuとGeの同時供給によるEuGe2薄膜形成法を新たに確立し、組成比を制御することでc軸格子定数を制御可能であることを見出した。この結果はEu層とゲルマネン層の層間距離が変化していることを意味しており、ゲルマネン構造が変化している可能性を示唆している。さらに、GeをZnで置換し、ゲルマネン構造の変形を狙った。その結果、ハニカム格子状のフラットなGeZn二次元原子層を含むEuGeZn相が形成されていることを確認した。この結果は、GeのZn置換によりバックリング高さを自在に制御できる可能性を示唆しており、今後EuGeZn薄膜の成長条件最適化とZn添加量の精密制御を行う予定である。InP基板上においては、GeとEuを同時に供給した場合、EuGe2が形成されないことが分かった。そこで、InP基板の上にGeを堆積した後にEuを供給する逐次蒸着法を用いることでEuGe2を形成することに成功した。今後、成長条件を最適化し、より高品質なEuGe2薄膜の形成に取り組む予定である。

In this study, the formation of Ge secondary layers, the formation of Ge secondary layers, the A method of forming a thin film on a substrate is necessary. In this year, EuGe2 thin films are formed on Ge substrates and InP substrates. Eu supply on Ge substrate A new method for forming EuGe2 thin films by simultaneous supply of Eu and Ge is proposed. The result is that the interlayer distance of Eu layer and Eu layer changes, and the possibility of Eu layer and Eu layer structure changes. In addition, Ge and Zn are replaced, and the structure of Ge and Zn is changed As a result, it is confirmed that the lattice GeZn atomic layer contains Eu and Zn. The results show that Ge and Zn substitution can be controlled freely, and the growth conditions of EuGeZn thin films can be optimized and the amount of Zn added can be controlled precisely. InP substrate, Ge and Eu are simultaneously supplied, and EuGe2 is formed. Ge on InP substrate is deposited and Eu is supplied successively. In the future, the growth conditions should be optimized, and the formation of high-quality EuGe2 films should be determined.