【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.04.25】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0015
利用課題名 / Title
量子センサによるナノ材料熱電計測
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構
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）加工・デバイスプロセス/Nanofabrication（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
リソグラフィ/Lithography,蒸着・成膜/Evaporation and Deposition,熱電材料,量子効果
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)
清水 麻希
所属名 / Affiliation
埼玉大学
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
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
NM-601：電子ビーム描画装置 [ELS-F125]
NM-604：マスクレス露光装置 [DL-1000/NC2P]
NM-609：電子銃型蒸着装置 [ADS-E86]
NM-610：電子銃型蒸着装置 [RDEB-1206K]
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
IoT実現のために交換不要の電源が求められているなかで排熱という捨てられているエネルギーから電力を取り出す熱電材料が注目されている。カーボンナノチューブ（CNT）は、集合体にしたときに良好な熱電特性を得られることがしられているが１本の特性はほとんど明らかではない。本申請では、CNTに電極を形成し、ヒーターで温度差をつけながら、ゼーベック係数の測定を行う。ナノサイズの温度計として近年量子センサとして注目されている、ナノダイヤモンドによるNVセンタを用いる。NIMSにおいて、CNTに電極形成を行う。
実験 / Experimental
カーボンナノチューブは１本の直径が数ナノメートル長さはマイクロメートルスケールである。ＣＮＴの熱電計測には、カーボンナノチューブ両端に温度差をつけて、両端の温度を計測して温度差を算出し、起電力を測定する必要がある。起電力を計測するためにＥＢリソグラフィーによって、ＣＮＴ両端に電極を形成し、両端に温度差をつけるために片一方の電極（高温側電極）に沿って局所ヒーターを設けた。両端の温度を測定する際に、ナノスケールの温度測定が必要となるが、熱電対等の温度計では計測できないほど小さいためナノサイズの温度計測が可能であるＮＶセンタを含むナノダイヤモンドを配置した。
結果と考察 / Results and Discussion
基板全体を299Kに固定してEBリソグラフィーによって形成した局所ヒーターを加熱したとき高温側、低温側電極ともに温度が上昇した。特にヒーター近傍の高温側電極のほうが温まり、温度差が生じたことがわかった。次にゲートを変調しながら起電力の測定を行ったところゲート電圧がマイナス側の時には温度差に比例した起電力が測定され本システムにおいてCNTのゼーベック係数が測定可能であることが示された。一方ゲート電圧がプラス側の時には、絶縁体の両端の電圧を測るのが難しく、正確には測れていない。積算回数を増やす等精密な計測が必要だとわかった。
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.
- 杉本 昂暉，土方 泰斗，清水 麻希「ナノダイヤモンド温度センサを用いたカーボンナノチューブの熱電測定」 第70回応用物理学会春季学術講演会 2023年３月
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