ポーラロン伝導酸化物薄膜の熱電特性に関する研究

极化子导电氧化物薄膜热电性能研究

基本信息

批准号：
17J01281
负责人：
小野里尚記
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Hokkaido 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

项目摘要

今年度は昨年度に引き続き酸化タングステン(WO3)を活性層に用いたエレクトロクロミックトランジスタ(ECT)の開発を主に取り組んだ。内容としてはWO3-ECTの高性能化を目指しデバイスのフレキシブル化を目指した。近年、フレキシブル電子デバイスのニーズが急速に高まっておりECTもフレキシブル化できれば用途の幅が格段に広がる。フレキシブルPET基板上に下部TCO層を有するWO3-ECT素子を作製、曲げた状態（曲率R ＞ 16 mm）で動作させたところ、フラットな状態のガラス基板上と同じように3V、1秒での動作に成功した。曲げ耐性試験においても400回の曲げ耐性を有することを明らかにした。一方で、曲率をさらに変化させた場合（曲率R = 12, 6 mm）では素子の動作速度が2~3秒かかり、曲げ耐性にも脆いことがわかった。曲げ耐性試験後の素子には多数のクラックが確認できたことから曲げによって素子にストレスがかかり素子の破壊につながっていることがわかった。[Jpn. J. Appl. Phys. 59. 024002 (2020)]。本年度の２つ目の大きな成果は層状コバルト酸化物薄膜の熱伝導率に関するものである。層状コバルト酸化物AxCoO2はCoO2層に隣接する隣接層の元素Aを置き換えることが可能であるため様々な元素を置換した薄膜を作製し、層状構造の層に垂直方向と平行方向の熱伝導率を計測した。TDTR法によって計測したAxCoO2エピタキシャル薄膜の熱伝導率、熱伝導率はAに依らず　層に垂直方向　＜層に平行方向であり、（Aの原子量x）の増加に伴い特に層に平行方向の熱伝導率が大きく減少する傾向が見られた。この結果から、AxCoO2の性能指数増強の材料設計指針が得られた。[ Adv. Mater. Interfaces. 7, 1901816 (2019)]。

今年继去年之后，我们主要致力于以氧化钨（WO3）为活性层的电致变色晶体管（ECT）的开发。目的是提高 WO3-ECT 的性能并使设备更加灵活。近年来，柔性电子器件的需求迅速增加，如果ECT能够变得柔性，应用范围将大大扩展。当我们在柔性 PET 基板上制作具有较低 TCO 层的 WO3-ECT 器件并在弯曲状态（曲率 R > 16 mm）下操作时，它在 1 秒内显示出 3V 的电压，与平板玻璃上的电压类似它成功地工作了。耐弯曲测试表明，它可以承受400次弯曲。另一方面，当进一步改变曲率时(曲率R=12、6mm)，装置的运行速度为2～3秒，并且也发现耐弯曲性变脆。耐弯曲测试后，器件上观察到许多裂纹，表明器件因弯曲而受到应力，导致器件损坏。 [日本应用物理杂志 59. 024002 (2020)]。今年的第二个主要成果与层状氧化钴薄膜的导热性有关。层状氧化钴AxCoO2可以取代CoO2层附近的相邻层中的元素A，因此我们创建了各种元素取代的薄膜，并且我测量了层状结构的各层在垂直和平行方向上的导热率。 TDTR法测得的AxCoO2外延薄膜的导热系数不依赖于A，且垂直于层的方向<平行于层的方向，并且随着（A的原子量x）的增加，导热系数尤其观察到电导率在与层平行的方向上显着降低的趋势。这些结果为提高 AxCoO2 的品质因数提供了材料设计指南。 [高级接口。7, 1901816 (2019)]。