【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.14】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24HK0158
利用課題名 / Title
Si基板上のCaSi2薄膜の詳細な構造評価
利用した実施機関 / Support Institute
北海道大学 / Hokkaido Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions
キーワード / Keywords
熱電材料/ Thermoelectric material,表面・界面・粒界制御/ Surface/interface/grain boundary control,電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
成瀬 延康
所属名 / Affiliation
滋賀医科大学
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
平井 直美
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）,技術補助/Technical Assistance
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
本研究グループは、CaSi₂薄膜中におけるシリセン層のバックル構造（buckled structure）を変形させることにより、熱電性能を劇的に向上させる手法を提案してきた。変形シリセンを含むエピタキシャルCaSi₂薄膜は、金属並みの高い電気伝導率に加え、理論予測値の約3倍に達する大きなゼーベック係数（Seebeck係数）を示し、従来のCaSi₂膜と比較して約3000倍ものパワーファクターを実現している。この著しいパワーファクターの増大は、シリセン中のSi原子の一部が理想構造と異なるバックリング角度を有していることに起因すると考えられる。したがって、本研究では、Si原子のバックリング角度が試料作製条件によって制御可能であると仮定し、作製条件の違いがバックリング構造に及ぼす影響を原子レベルで検証することを目的とする。
実験 / Experimental
Si(111)基板上にモノレイヤーのCaを室温で蒸着後、アニールしてCaSi₂膜（厚さ約30 nm）を形成した。酸化防止のため一部の試料には非ドープアモルファスSi層（〜20 nm）をコートした。さらに大気中に試料を取り出し、表面保護のためにカーボンを蒸着した。この試料を集束イオンビームにより透過電子顕微鏡での観察用に薄膜化し、走査電子顕微鏡法における暗視野法（HAADF）により、シリセンの薄膜を原子レベルで構造評価した。
結果と考察 / Results and Discussion
広い領域から、原子レベルの像まで幅広く撮影し、表面付近とバルクに近い領域で、バックリングが異なる箇所を見出した。現在、透過電子顕微鏡シミュレーションを併用しながら、その変位について定量的に構造評価を行っている。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件