ポーラロン伝導酸化物薄膜の熱電特性に関する研究

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今年度は昨年度に引き続き酸化タングステン(WO3)を活性層に用いたエレクトロクロミックトランジスタ(ECT)の開発を主に取り組んだ。内容としてはWO3-ECTの高性能化を目指しデバイスのフレキシブル化を目指した。近年、フレキシブル電子デバイスのニーズが急速に高まっておりECTもフレキシブル化できれば用途の幅が格段に広がる。フレキシブルPET基板上に下部TCO層を有するWO3-ECT素子を作製、曲げた状態（曲率R ＞ 16 mm）で動作させたところ、フラットな状態のガラス基板上と同じように3V、1秒での動作に成功した。曲げ耐性試験においても400回の曲げ耐性を有することを明らかにした。一方で、曲率をさらに変化させた場合（曲率R = 12, 6 mm）では素子の動作速度が2~3秒かかり、曲げ耐性にも脆いことがわかった。曲げ耐性試験後の素子には多数のクラックが確認できたことから曲げによって素子にストレスがかかり素子の破壊につながっていることがわかった。[Jpn. J. Appl. Phys. 59. 024002 (2020)]。本年度の２つ目の大きな成果は層状コバルト酸化物薄膜の熱伝導率に関するものである。層状コバルト酸化物AxCoO2はCoO2層に隣接する隣接層の元素Aを置き換えることが可能であるため様々な元素を置換した薄膜を作製し、層状構造の層に垂直方向と平行方向の熱伝導率を計測した。TDTR法によって計測したAxCoO2エピタキシャル薄膜の熱伝導率、熱伝導率はAに依らず　層に垂直方向　＜ 層に平行方向であり、（Aの原子量x）の増加に伴い特に層に平行方向の熱伝導率が大きく減少する傾向が見られた。この結果から、AxCoO2の性能指数増強の材料設計指針が得られた。[ Adv. Mater. Interfaces. 7, 1901816 (2019)]。