重里有三研究室（理工学部 化学・生命科学科、理工学研究科 理工学専攻 機能物質創成コース・無機材料研究室）が、すべてが固体の機能性薄膜で構成される「全固体薄膜積層型熱スイッチ」の開発に成功した。


このデバイスは、金属－半導体の相変化を利用したもので、可視－近赤外光の透過率、電気伝導度とともに熱伝導度を同時に制御することができる。熱スイッチとは、低熱伝導率（OFF）⇔ 高熱伝導率（ON） で熱伝導率の可逆的な制御ができる素子のことであり、MEMS（熱アクチュエーター）や熱ダイオード、バッテリーや高性能コンピューター等の熱マネジメント、さらにはエネルギー利用の高効率化のための幅広い応用が期待されている。

研究成果は、AIP Publishing（米国物理学協会出版）が出版する専門誌 "Journal of Applied Physics" に掲載された。

【研究メンバー】
■柏木　誠（早稲田大学 理工学術院 基幹理工学部 講師／研究当時：理工学部 化学・生命科学科 助教・重里研究室）
■西村龍飛（理工学研究科 理工学専攻 機能物質創成コース 博士前期課程 2022年度修了・重里研究室所属）
■小口有希（理工学部 附置機器分析センター 助手）
■重里有三（理工学部 化学・生命科学科 教授）

【論文タイトル】
Fabrication of all-solid-state thin-film thermal switching devices using Y-Mg thin-film as the thermal switching layer
【著者】
M. Kashiwagi, R. Nishimura, Y. Oguchi and Y. Shigesato
【掲載ジャーナル】
J. Appl. Phys. 139, 115104 (2026); doi: 10.1063/5.0304709

▶論文 ”Fabrication of all-solid-state thin-film thermal switching devices using Y-Mg thin-film as the thermal switching layer”

【研究概要】
ある種の希土類元素、あるいは遷移金属とMgの合金において、最上面に 5-10 nm の極薄パラジウム膜を触媒として担持することで、水素化／脱水素化反応により金属／半導体と相変化する物質が存在する。これらは調光ミラー材料と呼ばれている。可逆的な水素化/脱水素化反応は、(1)1気圧の3％水素含有窒素ガス（爆発限界以下の安全な水素濃度）中に曝露するガスクロミック方式と、(2)電解液中で電気化学的な H⁺注入により水素化／脱水素化反応を行うエレクトロクロミック方式がある。

重里研究室では、多くの材料に関してスパッタ法で成膜を繰り返し、(1)(2)の両方式での可逆的水素化反応に最適な材料、および薄膜合成条件を探究してきた。これらの知見を基に、透明導電膜（ITO）/調光ミラー薄膜（Y-Mg）/触媒層（Pd）/リーク電流バリア膜（thin-WO₃）/イオン導電膜（Ta₂O₅）/イオン貯蔵膜（HxWO₃）/透明導電膜（ITO）の7層からなる全固体薄膜積層型熱スイッチの作製に成功した。それぞれ異なる物性を有する機能性無機薄膜は、研究室内の異なるスパッタ装置を用いて成膜された。

※これまでに発表した調光ミラー薄膜に関する主な論文は、以下のとおり。
▶Appl., Phys. Express 16 095503 (2023).
▶Appl. Phys. Lett. 123, 232201 (2023).
▶Int. J. Thermophys. 45, 43 (2024).

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