選択性電析を利用した高純度化合物半導体の電析

本研究の最終目的は選択性電析法を用いて高純度化合物半導体を製造する事を目的としてBi_2Te_3およびBi-Sb-Teが電析する条件、および得られた熱電材料の特性評価を行った。電解液としてAlCl_3-NaCl-KCl溶融塩を用いた。150℃の電解液中でBiイオン,SbイオンおよびTeイオンの共電析実験を行った。定電位電解およびパルス電解によって、熱電材料の電析を行った結果、電位制御による電析よりも電解液中のSb成分を調整することにより、目的組成のBi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3を制御できる事がわかった。本選択電析法を用いることで、電析中にBiやTeが単独に電析した場合には、すぐに電解液中に溶解してしまうため、電極上には単体の成分が電析する事なく、効率よくBi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3を形成できる事がわかった。また、電解槽をモニタリングしながらの電解は、電析物の成長過程が観察でき、多くの知見を得た。パルス電解では、定電位電解で得られたものより緻密な電析物が得られ、パルスの周波数および電析と溶解時間の比率の組み合わせにより(110)面への配向が強い電析物が得られた。このとき得られた電析物の評価として、熱電材料のセーベック係数と電気伝導度、熱伝導度を測定し、パワーファクターを算出した。電析法による材料のパワーファクターは、一方向凝固法によって得られた試料の値より2桁程小さい値であり、電析物中の空隙が多いことが性能を低くしている原因と考えられ、今後の改善点なども明らかになった。

本研究の最終目的は選択性電析法を用いて高純度化合物半導体を製造する事を目的としてBi_2Te_3およびBi-Sb-Teが電析する条件、および得られた熱電材料の特性評価を行った。電解液としてAlCl_3-NaCl-KCl溶融塩を用いた。150℃の電解液中でBiイオン,SbイオンおよびTeイオンの共電析実験を行った。定電位電解およびパルス電解によって、熱電材料の電析を行った結果、電位制御による電析よりも電解液中のSb成分を調整することにより、目的組成のBi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3を制御できる事がわかった。本選択電析法を用いることで、電析中にBiやTeが単独に電析した場合には、すぐに電解液中に溶解してしまうため、電極上には単体の成分が電析する事なく、効率よくBi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3を形成できる事がわかった。また、電解槽をモニタリングしながらの電解は、電析物の成長過程が観察でき、多くの知見を得た。パルス電解では、定電位電解で得られたものより緻密な電析物が得られ、パルスの周波数および電析と溶解時間の比率の組み合わせにより(110)面への配向が強い電析物が得られた。このとき得られた電析物の評価として、熱電材料のセーベック係数と電気伝導度、熱伝導度を測定し、パワーファクターを算出した。電析法による材料のパワーファクターは、一方向凝固法によって得られた試料の値より2桁程小さい値であり、電析物中の空隙が多いことが性能を低くしている原因と考えられ、今後の改善点なども明らかになった。