選択性電析を利用した高純度化合物半導体の電析

使用选择性电沉积法电沉积高纯度化合物半导体

基本信息

批准号：
18750175
负责人：
上田幹人
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18750175/
关键词：
溶融塩化合物半導体 Bi-Sb-Te 選択性電析

项目摘要

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。

这项研究的最终目的是使用选择性电沉积法生产高纯度化合物半导体，以及沉积BI_2TE_3和BI-SB-TE的条件，以及获得的热电材料的性能。作为电解质，使用了ALCL_3-NACL-KCL的熔融盐。在150°C的电解质溶液中进行了BI离子，SB离子和TE离子的共同沉积实验。由于使用恒定电势电解和脉冲电解对热电材料进行电解，发现BI__ <0.5> SB_ <1.5> TE_3可以通过在电解质中调节电解质中的SB分量来控制所需组合物的TE_3，而不是通过电溶解使用电势控制。通过使用这种选择性电沉积法，如果在电沉积过程中单独沉积BI或TE，它将立即溶解在电解质中，因此BI__ <0.5> SB_ <1.5> TE_3可以有效形成，而无需在电极上单个组分的电解沉积。此外，在监测电解细胞的同时，电解使我们能够观察到电气的生长过程，并且我们获得了丰富的知识。在脉冲电解中，获得的电沉淀物比通过恒定电势能获得的电气更致密，并通过结合脉冲的频率以及电解和溶解时间的比率，以强烈的方向对（110）平面获得电解。作为对此时获得的电气的评估，测量了Sabeck系数，热电材料的电导率和导热率，并计算了功率因子。通过电沉积法的材料的功率因数约为两个数量级的数量级，比单向固化方法获得的样品的值小，并且人们认为电气沉淀中的较大差距是性能差的原因，并且也阐明了未来的改进。