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。

本研究的最终目的是评估沉积 Bi_2Te_3 和 Bi-Sb-Te 的条件以及所得热电材料的特性，旨在利用选择性电沉积生产高纯度化合物半导体。使用AlCl_3-NaCl-KCl熔盐作为电解质。在150℃的电解质溶液中进行了Bi离子、Sb离子和Te离子的共沉积实验。通过恒电位电解和脉冲电解电沉积热电材料的结果，我发现通过调整电解液中的Sb成分而不是通过电位控制可以获得具有所需组成的Bi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3。控制它。通过使用这种选择性电沉积方法，如果在电沉积过程中单独沉积Bi或Te，它会立即溶解在电解液中，因此只有单一成分沉积在电极上，发现Bi_<0.5>Sb_<1.5>Te_3。可以毫无问题地有效形成。另外，通过在电解过程中监测电解槽，我们能够观察到沉积物的生长过程，并获得了很多知识。脉冲电解产生的沉积物比通过恒电位电解获得的沉积物更致密，并且脉冲频率和沉积与溶解时间的比率的组合产生了具有强(110)取向的沉积物。作为此时获得的沉积材料的评价，测量热电材料的塞贝克系数、电导率和热导率，并计算功率因数。通过电沉积方法获得的材料的功率因数比通过单向凝固方法获得的样品小约两个数量级，并且性能低下被认为是由于沉积物中存在大量空隙，并明确了今后的改进要点。