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劣化しない高性能フレキシブル熱電薄膜を開発 〜様々なIoT機器に搭載可能な電源素子への応用に期待〜

2018/10/24

筑波大学数理物質系の都甲薫准教授、末益崇教授、同大学院数理物質研究科の草野欽太(博士前期課程2年生)、および産業技術総合研究所の山本淳研究グループ長らの研究グループは、無機材料を用いた高性能フレキシブル熱電薄膜の開発に成功しました。

本研究では、アルミニウム(Al)層とSiGe層の「層交換」というシンプルかつ斬新なプロセスを用いることで、SiGeの結晶化に必要な温度を200 ℃以上低減し、プラスチック基板上にSiGe結晶層を直接合成することに成功しました。得られたSiGe膜は、膜中に含まれるAl原子により高い電気伝導度をもち、熱電変換の性能指標となるパワーファクターは低温合成膜として最高レベルの値を示しました。さらに、試料を湾曲させてもパワーファクターの低下は見られず、高いフレキシビリティを実証しました。過酷な環境にも耐えられる無機材料であるが故に劣化等の心配はなく、また合成法は簡便であることから、フレキシブル熱電変換素子の実応用に則した革新技術として期待されます。

図 層交換法の模式図(左)と、今回形成したプラスチック基板上SiGe膜の写真(右)

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