自由に組成制御されたスズ系三元半導体混晶の開発と熱電発電応用の検討

成分自由控制的锡基三元半导体混晶的开发及温差发电应用研究

基本信息

批准号：
21K04137
负责人：
志村洋介
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

粒界および重いSn原子による熱伝導率の低減が期待される多結晶シリコンゲルマニウムスズ(SiGeSn)三元混晶の形成とその組成制御に向け、本年度は主に結晶化プロセスおよび混晶化プロセスを分離した新たな成長手法を用いた、多結晶SiGeSn薄膜の形成技術開発に関する研究を行った。酸化シリコン(SiO2)上に自己整合的に形成される結晶スズナノドット(Sn-ND)を結晶核として用いてSiおよびGeを同時に堆積した場合、GeとSnが優先的に結晶化し、Siが非晶質のまま取り残されるのに対し、Sn-ND上にSiを堆積および固相成長・結晶化した多結晶SiSnを予め形成し、これを結晶核として後発的にGeを固相成長させ混晶化した場合に薄膜全体が結晶化可能であることが示された。成長直後の結晶の格子置換位置Si組成およびSn組成はそれぞれ10.8%および3.5%であり、300度における後熱処理によってそれぞれ32.1%および12.1%に増大可能であることが示された。この組成は、多結晶SiGeSnの組成として最も高く、非平衡成長による組成増大が比較的容易な単結晶SiGeSnで報告されている組成を超えている。結晶化温度の高いSiをSn-NDを用いて低温(225度)で結晶化可能である点および、これを結晶核としたGeの低温固相反応による高Si, Sn組成多結晶SiGeSn形成させることが可能である点について学術論文にまとめた。

为了形成和控制多晶硅胶锡（Sigesn）的组成，预计将由于晶粒边界和重SN原子而降低导热率，今年我们对形成多晶Sigesn薄膜的技术开发进行了研究，该技术使用一种新的生长方法，该方法主要分离结晶和结晶过程。 When Si and Ge are simultaneously deposited using crystalline tin nanodots (Sn-ND) formed self-alignedly on silicon oxide (SiO2) as crystal nuclei, Ge and Sn crystallize preferentially, leaving Si behind as amorphous, whereas, polycrystalline SiSn, which is formed by depositing Si, solid phase growth and crystallization, is formed in advance on Sn-ND, and then using this as晶体核，GE随后生长成固相并混合结晶，整个薄膜都可以结晶。生长后立即晶体的晶状体成分的Si和SN组成分别为10.8％和3.5％，在300°C下进行热处理治疗分别显示为32.1％和12.1％。该组合物超过了单晶sigesn中报道的组成，这是多晶Sigesn的最高组成，并且由于非平衡生长而相对容易增加组成。学术论文总结了使用SN-ND在低温（225度）下具有高结晶温度的SI的点，以及高si和Sn组成多晶Sigesn可以通过GE使用GE的低情节固相反应来形成高Si和SN组成多晶Sigesn的点。

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）

Sn-nanodots mediated growth for poly-Si1-x-yGexSny layers

Sn-纳米点介导的多晶 Si1-x-yGexSny 层的生长

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yosuke Shimura;Masaki Okado;Junya Utsumi;Kako Iwamoto;Ryo Yokogawa;Motohiro Tomita;Atsushi Ogura;Hiroshi Uchiyama;Hirokazu Tatsuoka
通讯作者：
Hirokazu Tatsuoka

Snナノドットを利用した結晶核誘起固相成長

使用 Sn 纳米点进行核诱导固相生长