ラマン分光オペランド測定による極微細熱電発電Ｓｉナノワイヤデバイスの熱伝導率評価

使用拉曼光谱操作测量评估超细热电发电硅纳米线器件的热导率

• 批准号: 17J08240
• 负责人: 横川 凌
• 金额: $ 0.19万
• 依托单位: Meiji University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017-04-26 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J08240/
• 关键词: ラマン分光法; Siナノワイヤ; 熱電発電デバイス; SiO2; ストークス・アンチストークスラマン散乱; 分子動力学法(MD)

今年度は極微細熱電発電Siナノワイヤデバイスにおける極微小領域の温度分布評価実現のため、ラマン分光オペランド測定に取り組み、測定条件およびデバイスデザイン最適化を試みた。試料に局所的な温度勾配を形成することを目的として作製した温調プローバを顕微ラマン分光器に搭載することで、ラマン測定で得られる格子振動(フォノン)のエネルギー情報を元に、熱電発電Siナノワイヤデバイスの温度測定が可能かを検討した。また、Siナノワイヤに対する入射光の侵入長を抑えるため、UV励起光源を選択した。ラマン分光オペランド測定を実施した結果、温調プローバの温度上昇に伴い、熱電発電Siナノワイヤデバイス内のSiナノワイヤに関するラマンシフト(光学フォノンモード)が徐々に低波数側へシフトすることが確認された。また、過去の文献で報告されているSiのラマンシフトと温度の関係式を用いて、Siナノワイヤの温度を算出した結果、温調プローバから誘起される熱が適切にSiナノワイヤ部分へ伝わっていることが明らかになった。更にSiナノワイヤの場所依存性も評価し、温調プローバから離れている箇所では熱伝導が遅延することを示した。しかしながら、ある一定時間を過ぎると、試料全体が温まり局所的な温度勾配ができていないことも同時に明らかになった。この点に関しては、冷却試料ステージを導入することで改善できると考えている。本研究課題で得られた知見を元に、今後更なるラマン分光オペランド測定の高精度化が期待される。

Our は "very small thermoelectric 発 electric Si ナ ノ ワ イ ヤ デ バ イ ス に お け る の tiny field temperature distribution in the evaluation of 価 be presently の た め, ラ マ ン spectral オ ペ ラ ン ド determination に み り group, determination conditions お よ び デ バ イ ス デ ザ イ ン optimization を try み た. Sample に bureau な temperature of the hook with を form す る こ と を purpose と し て cropping し た temperature adjustable プ ロ ー バ を 顕 micro ラ マ ン optical splitter に carry す る こ と で, ラ マ ン determination で have ら れ る lattice vibration (フ ォ ノ ン) の エ ネ ル ギ ー intelligence を yuan に, thermoelectric 発 electric Si ナ ノ ワ イ ヤ デ バ イ ス の temperature measurement が may か を beg し 検 た. ま た, Si ナ ノ ワ イ ヤ に す seaborne る incident light の into long を え suppression る た め, UV excitation light source を sentaku し た. Determination of ラ マ ン spectral オ ペ ラ ン ド を be applied し た results, wen プ ロ ー バ に with い の temperature rises, the thermoelectric 発 electric Si ナ ノ ワ イ ヤ デ バ イ ス の within Si ナ ノ ワ イ ヤ に masato す る ラ マ ン シ フ ト (optical フ ォ ノ ン モ ー ド) が xu 々 に low wave number side へ シ フ ト す る こ と が confirm さ れ た. ま た, past で の literature reports さ れ て い る Si の ラ マ ン シ フ ト と temperature の masato system type を with い て, Si ナ ノ ワ イ ヤ の temperature を calculate し た results, wen プ ロ ー バ か ら induced さ れ る hot が appropriate に Si ナ ノ ワ イ ヤ part へ 伝 わ っ て い る こ と が Ming ら か に な っ た. More に Si ナ ノ ワ イ ヤ の place dependence も review 価 し, wen プ ロ ー バ か ら from れ て い る a で by thermal 伝 は guide が 遅 delay す る こ と を shown し た. し か し な が ら, あ る certain time を ぎ る と temperature, sample all が ま り bureau な temperature of the hook with が で き て い な い こ と も simultaneously に Ming ら か に な っ た. こ の point に masato し て は, cooling sample ス テ ー ジ を import す る こ と で improve で き る と exam え て い る. This research topic で ら れ た knowledge に を yuan, in the future more な る ラ マ ン spectral オ ペ ラ ン ド determination の precision turn が expect さ れ る.

项目成果

液浸ラマン分光法による組成傾斜SiGeワイヤの異方性二軸応力分布評価

使用浸没拉曼光谱评估成分梯度 SiGe 线中的各向异性双轴应力分布

• 发表时间: 2019
• 作者: 横川凌;高橋恒太;富田基裕;黒澤昌志;渡邉孝信;小椋厚志
• 通讯作者: 小椋厚志

高濃度SiGeラマンスペクトルの局在振動モードを利用したGe濃度定量

利用高浓度 SiGe 拉曼光谱的局域振动模式测定 Ge 浓度

• 发表时间: 2019
• 作者: 横川凌;竹内悠希;吉岡和俊;小椋厚志
• 通讯作者: 小椋厚志

ラマン分光法による酸化膜/Si界面の熱伝導特性評価

拉曼光谱评价氧化膜/Si界面导热特性

• 发表时间: 2018
• 作者: 横川凌;富田基裕;渡邉孝信;小椋厚志
• 通讯作者: 小椋厚志

Strain Evaluation of Laser-annealed SiGe Thin Layers

激光退火 SiGe 薄层的应变评估

• 发表时间: 2018
• 作者: S. Komago;T. Murakami;K. Yoshioka;R;Yokogawa;J. O. Borland;T. Kuroi;T. Tabata;K. Huet;N. Horiguchi;and A. Ogura
• 通讯作者: and A. Ogura

AlN熱伝導膜の熱伝導向上によるSiナノワイヤ熱電発電デバイスの出力向上

通过提高AlN导热薄膜的导热系数来提高Si纳米线热电发电装置的输出

• 发表时间: 2018
• 作者: ジャンテンゾウ;大和亮;橋本修一郎;大場俊輔;姫田悠矢;横川凌;徐一斌;松川貴;渡邉孝信
• 通讯作者: 渡邉孝信