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Synthesis of graphitic carbon nitride films and the evaluation as a semiconductor material

Research Project

Project/Area Number 15K06005
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Electronic materials/Electric materials
Research InstitutionGifu National College of Technology

Principal Investigator

Habuchi Hitoe  岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (90270264)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2017: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2016: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Keywordsグラファイト状窒化炭素 / ポリマー状窒化炭素 / 層状物質 / 薄膜 / 配向 / PCN / 層状構造 / 光感度 / 光熱偏向分光法 / 窒化炭素薄膜 / 半導体薄膜 / 光電流
Outline of Final Research Achievements

Graphitic carbon nitride films were prepared based on chemical vapor deposition. It was confirmed by X-ray diffraction that C-N sheets of the film are well stacked parallel to the substrate. The (hk0) XRD pattern well corresponded to simulated one of polymer carbon nitride sheets. The optical absorption coefficient was shown by optical transmittance and reflectance spectra, and also photothermal deflection spectroscopy. The optical bandgap was estimated to be 2.9 eV from a Tauc plot, where it is larger than powder samples. We measured a photocurrent spectrum. The photocurrent was proportional to the optical absorption. The photosensitivity was 1.5×10e3 at 340 nm (2mW/cm2).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

グラファイト状窒化炭素薄膜は2次元構造を持った層状の新しい物質である。現在はこの物質の光触媒としての応用の研究が盛んであるが、半導体としての基本的な性質はあまり明らかでない。これは、試料の多くは粉末状のものがベースとなっているからである。結晶性の良い薄膜または固体を合成することは、半導体物質としての理解を深めるのに必須である。本研究ではこの観点から薄膜の合成を行い、改良を重ねた結果、配向した結晶性の良い薄膜が合成できたこと、またその性質を明らかにしたことに意義がある。

Report

(6 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (18 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Optical properties of graphitic carbon nitride films prepared by evaporation2016

    • Author(s)
      Shiori Fujita , Hitoe Habuchi, Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • Journal Title

      Diamond & Related Materials

      Volume: 65 Pages: 83-86

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2016.02.008

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Photosensitivity of graphitic carbon nitride films obtained by evaporation2016

    • Author(s)
      Hitoe Habuchi, Shiori Fujita , Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • Journal Title

      Proceedings of the 5th Environmental Technology and Management Conference“Green Technology towards Sustainable Environment”

      Volume: なし

    • Related Report
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    • Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] グラファイト状窒化炭素薄膜の光ルミネッセンススペクトルの観測2020

    • Author(s)
      羽渕 仁恵、後藤 篤広、小林 涼介、飯田 民夫
    • Organizer
      第67回応用物理学会秋春季術講演会
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      羽渕 仁恵、小林 涼介
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      青山 宏明、安田 和史、羽渕 仁恵、飯田 民夫、滝川 浩史
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      安田 和史、青山 宏明、羽渕 仁恵、滝川 浩史
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      第79回応用物理学会秋季学術講演会
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      青山 宏明、安田 和史、羽渕 仁恵、滝川 浩史
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      安田 和史、青山 宏明、羽渕 仁恵、滝川 浩史
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      第65回応用物理学会春季学術講演会
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      Hitoe Habuchi, Hiroaki Aoyama and Kazushi Yasuda
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      Environmental Sustainability, Disaster Prevention and Reduction, and Engineering Education
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      羽渕 仁恵、青山 宏明、安田 和史、滝川 浩史
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      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
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      岡島 敏浩、瀬戸山 寛之、吉村 大介、羽渕 仁恵、財部 健一
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-14
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      財部 健一、岡島 敏浩、羽渕 仁恵
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  • [Presentation] グラファイト状窒化炭素薄膜の光伝導の観測2016

    • Author(s)
      羽渕 仁恵、青山 宏明、安田 和史、滝川 浩史
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      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ( 新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2016-09-13
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] グラファイト状窒化炭素薄膜の合成温度による影響2016

    • Author(s)
      羽渕 仁恵、藤田 詩織、堀江 弘将、滝川 浩史
    • Organizer
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学 岡山キャンパス
    • Year and Date
      2016-03-19
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Photosensitivity of graphitic carbon nitride films obtained by evaporation2015

    • Author(s)
      Hitoe Habuchi, Shiori Fujita , Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • Organizer
      5th Environmental Technology and Management Conference“Green Technology towards Sustainable Environment”
    • Place of Presentation
      Bandung, Indonesia
    • Year and Date
      2015-11-23
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      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] グラファイト状窒化炭素薄膜の蒸着合成温度による性質の変化2015

    • Author(s)
      藤田 詩織、羽渕 仁恵、堀江 弘将、滝川 浩史
    • Organizer
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場
    • Year and Date
      2015-09-13
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      2015 Research-status Report
  • [Presentation] Optical properties of graphitic carbon nitride films prepared by evaporation2015

    • Author(s)
      Shiori Fujita , Hitoe Habuchi, Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • Organizer
      International Conference on Diamond and Carbon Materials 2015
    • Place of Presentation
      Bad Homburg, Germany
    • Year and Date
      2015-09-06
    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

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Published: 2015-04-16   Modified: 2021-02-19  

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