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Fabrication of Ge/Si core/shell nanowires for thermoelectric properties
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Shoji, Tomoya |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | 【実験背景・目的】近年,目覚ましい発展を遂げている半導体ナノエレクトロニクスにおいて, 量子1次元構造(ナノワイヤ)の熱電変換素子への応用が盛んに研究されている。なかでも異種 類の半導体によるヘテロ構造を持つコアシェルナノワイヤは,構造内に接合界面を持つためにユ ニークな物性を示すことが注目されている。その一つであるGe/Si コアシェルナノワイヤは,Ge/Si ヘテロ接合界面に正孔が誘起されるため Ge コア部への不純物導入を必要としない上,Ge コア部 が高い正孔移動度を持つことで高性能な電気伝導特性を持つ 。またコアシェル構造はヘテロ接 合界面においてフォノンの散乱が促進されるため,非常に小さな熱伝導率を持つことが報告され ており、熱電変換素子として有利であるとされる 。本研究では熱電変換素子実現に向けて Ge/Si コアシェルナノワイヤデバイスを作製した。 【実験方法・結果】Ge/Si コアシェルナノワイヤの作製には Vapor – Liquid – Solid (VLS) 成長法 を用いた。まず Si 基板を熱酸化し,電子線蒸着法によって金を微量に堆積させた。これを触媒と して VLS 成長法により GeH4 ガスからコアとなる Ge ナノワイヤを作製した。さらに in situ で Si2H6 ガスを流入し,LPCVD 法により Si シェルを Ge コアに堆積することで Ge/Si コアシェル ナノワイヤを作製した。Ge コア部の直径は約 15 nm となっており,2 次元量子閉じ込め効果が 期待できる。(Fig. 1)作製したナノワイヤは超音波処理によりエタノール溶液中に拡散し、熱酸 化した Si 基板上に滴下した。ここに電子線リソグラフィを用いて電極パターンを作製した。電極 E1, 2 はジュール熱によりナノワイヤの両端に温度差を発生させるヒーター部で,電極 E3 ~ 6 (9 ~ 12) は抵抗温度計を兼ねた電圧測定用の電極となっている。電極 E7, 8 は 4 端子抵抗測定用であ る。以上のデバイスを用いてナノワイヤのゼーベック係数 S を評価できると考えている。(Fig. 2) 【謝辞】本研究は,科研費(22246040,24102703),JST-さきがけ,文部科学省イノベーション システム整備事業の助成の基に遂行された。また,Ge/Si コアシェルナノワイヤの TEM 測定は東 京工業大学大岡山分析支援センターの協力の下に行われた。 1) Lu, W., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 10046-10051 (2005) 2) Wingert, M. C., et al., Nano Lett. 11, 5507-5513 (2011) |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://confit.atlas.jp/guide/event-img/jsap2013s/27p-PB5-10/public/pdf?type=in |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
