特異な空孔規則配列を伴うシリサイド半導体のナノ構造制御と熱電特性

具有独特空位排序的硅化物半导体的纳米结构控制和热电性能

基本信息

批准号：
08J02839
负责人：
原田俊太
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

高温領域で非常に良好な熱電特性を示すReSi_<1.75>は正方晶系のCl1_b構造中のSi原子が規則的に欠損した特異な空孔規則を伴う超格子構造を有する.ReSi_<1.75>は一金属原子あたりの価電子数VECが14で安定な半導体であり,価電子数の異なる第三元素で置換を行うことによって結晶中に面欠陥が導入されSi空孔濃度および,配列を変化させることができる.本年度の研究ではその特異で複雑な結晶構造を球面収差補正のなされた最新型の電子顕微鏡を用いて,高角散乱環状型検出器走査透過電子顕微鏡法(HAADF・STEM法)および明視野走査透過電子顕微鏡法(BF-STEM法)と呼ばれる手法を用いて解析を行った.これまでの研究においてもHAADF-STEM法を用いてその原子位置を決定しようとした研究があったが,その空間分解能の不足のため原子空孔の位置を決定することは不可能であった.しかし,昨今の球面収差補正技術の進展に伴い走査型電子顕微鏡の分解能は飛躍的に向上した.最新の走査型電子顕微鏡を用いて観察を行った結果,原子空孔が存在することが明らかとなった.さらに,以上のような結晶構造解析の結果を用いてReSi_<1.75>の熱電変換特性の大きな異方性についても考察を行った.ReSi_<1.75>はそのバンド構造に起因して電気伝導に関して大きな異方性を有することが知られており,多くのバンド計算がなされているが,前述のように空孔規則配列を含む特異な結晶構造を有するReSi_<1.75>の結晶構造は我々が決定するまで明らかになっておらず,実際の結晶構造を正確に反映したバンド計算はなされていなかった.そこで決定した結晶構造パラメーターを用いてFP-LAPW法によるバンド計算を行った結果,実験結果と非常によく整合性のとれた解析を行うこと.に成功し,ReSi_<1.75>の熱電変換特性向上のための指針を得た.また,その知見をもとに第三元素置換による熱電変換特性向上に成功した.

RESI_ <1.75>，表明高温度区域中非常好的热电特性具有超级片段结构，具有特定的真空规则，其中基于正方形的Cl1_b结构中的Si原子经常缺少.RESI_ <1.75> （ICHI）金属值数量VEC是一个具有14的稳定的半导体，并通过在不同值的第三个元素中替换晶体，从而改变了Si孔浓度和阵列一年的研究，奇特而复杂的晶体结构使用球形像差校正的最新电子显微镜，高角度散射的环形检测装置可渗透显微镜（HAADF / STEM方法）和Akira进行分析。透明的电子显微镜方法（BF-STEM方法）在过去的研究中，还试图使用HAADF-STEM确定其原子位置。然而，随着近期球形像差校正技术的进展，扫描电子显微镜的分辨率大大改善了知道它由于带状结构而在电导中具有较大的各向异性，并且计算了许多频带，但计算了许多频段，但计算了许多频带。空的规则阵列在我们确定之前才揭示，并且没有频带计算可以准确反映实际的晶体结构，从而使用FP-LAPW方法使用fp-lapw方法使用晶体结构参数确定了对实验结果进行非常一致的分析，并根据知识获得了改进的指南，我们成功地改善了热电转换特征，我们的热电转换特征已得到改善。