アルミ系近似結晶で半導体の創製を確認―高性能な熱電材料の開発の可能性が浮上：東京大学/産業技術総合研究所
(2019年6月11日発表)
東京大学と産業技術総合研究所は6月11日、準結晶に構造が似通った近似結晶で半導体を作り出すことに成功したと発表した。準結晶による半導体実現への突破口となる成果で、半導体準結晶製の高性能な熱電材料の開発の可能性が開けたとしている。
準結晶は、結晶、アモルファスと並ぶ固体構造の一つ。準結晶にはこれまで金属しか見つかっておらず、準結晶に半導体あるいは絶縁体が存在するかどうかは固体物理学の基本的問題の一つになっている。
もし半導体が存在すれば高性能な熱電材料としての活用が期待されている。
研究グループは今回、多くの準結晶が見つかっているアルミ系の物質を対象に半導体の創製を試みた。アルミ系正20面体の準結晶の前駆物質であるアルミ系近似結晶に半金属的バンド構造を持つものがあることに注目、これを構成する原子の一部を他の原子で置換すると、バンドギャップが広がって半導体的なバンド構造になることを理論計算から見出した。
そこで、原子の組成を変えた試料を実際に合成し近似結晶を得た。この近似結晶の物性や特性を計測したところ、この試料が0.15eVのバンドギャップを持つ半導体であることが分かり、近似結晶による半導体の創製を世界で初めて確認した。
多くのアルミ系合金で近似結晶の近傍組成で準結晶が生成することから、今回作成した組成のアルミ系合金で半導体準結晶が見つかる可能性があるという。
実現すれば固体物理学の基本的な問題の解決になるとともに、高性能熱電材料の開発に繋がることが期待されるとしている
