(Special session) Invited lectures from "The staff meeting for National Mining Site & Smelter/Refinery, JMIA". (Processing & Material)

[1K0307-09-03] Development of Low Thermal Conductive Nitride Thin Film

○Masaki Adachi¹, Toshiaki Fujita¹ (1. Mitsubishi Materials Corporation)

Chairperson: 谷ノ内　勇樹（九州大学）

Keywords:Thermal Conductivity, Nitride, Thin Film, Reactive Sputtering, Phonons

IoT機器等の高度な熱制御を実現するには、熱マネジメントと省エネルギー化の両立を可能とする能動的熱制御ソルーションが待望され、材料技術としては固体の熱伝導と電気伝導の独立制御が求められる。一般的に高熱伝導材として用いられる窒化物材料において、電気的効果を用いずに熱伝導率を大幅に低減することを目的とする、熱伝導制御材料技術の確立を目指した。
先端のフォノンエンジニアリング技術、薄膜熱伝導評価技術を駆使した当社独自の材料設計戦略のもと、反応性スパッタリング法による窒化ケイ素系遷移金属窒化物薄膜の開発を進めた。その結果、窒化物半導体、絶縁体それぞれにおいて、業界初の1W/mK未満の低熱伝導材料を開発し、無機材料にて有機材料に匹敵する低い熱伝導率を実現した。
本研究では、実験的アプローチによる熱伝導低減メカニズムの解明に努め、フォノンの散乱機構が明確化された熱伝導の学術的理解を深めた。熱電変換材料など革新的熱制御材料を用いたサーマルデバイスの設計のベースとなる、電気伝導と熱伝導の独立制御を可能とする材料設計技術を獲得した。