2017 Fiscal Year Research-status Report
グラファイト状窒化炭素の薄膜化と半導体材料としての評価
| Project/Area Number |
15K06005
|
|---|
| Research Institution | Gifu National College of Technology |
|---|
Principal Investigator |
羽渕 仁恵 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
|
| Keywords | グラファイト状窒化炭素 / 光感度 / 光熱偏向分光法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
グラファイト状窒化炭素(g-C3N4)は約2.7 eVのバンドギャップを持つ半導体になることが報告されており、新しい半導体材料として期待できる。通常g-C3N4はメラミンの重合反応によって合成でき粉末として得られる。g-C3N4の薄膜化は蒸着法による報告例がある。
我々はグアニジン炭酸塩を原料とし蒸着法でg-C3N4薄膜を合成し、半導体としての性質を調べてきた。本研究では、3ゾーン式管状炉を用い原料と基板温度を独立して温度制御し、合成温度による薄膜の光学ギャップの変化を調べた。石英管に原料のグアニジン炭酸塩を入れ合成石英基板を原料から一定距離だけ離して置き、原料温度を基板温度は独立して温度をコントロールし加熱することで基板上にg-C3N4薄膜を合成した。
薄膜の光吸収スペクトルを光透過・反射スペクトルと光熱偏向分光法により測定した。スペクトルは2.7～2.9 eVの指数関数的な立ち上りがある。局在準位によるより低いエネルギーでの光吸収も観測された。薄膜の光電流のスペクトルは光吸収スペクトルと対応していることから、光電流はバンド間遷移よって電子（正孔）がキャリアとなり電流として検出できていることがわかった。また、今年度はFT-IRやX線回折を行い構造についても粉末との違いを調べている。X線回折ではCNシートの積層の配向を極点測定により明らかにしようとしており、基板に対して平行に積層しているデータとランダムに積層しているデータの両方が得られており、まだ結論に至っていない。今後は測定と解析を詳細に調べていく。
新しい合成法として真空下での蒸着により薄膜を形成させた。この薄膜の光学ギャップは大気合成とほぼ同じであり、試料表面の均一性がある。今後は光感度を測定して大気合成との違いを調べる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
合成プロセスについては理解が進んでおり、膜厚の制御などが可能となってきている。電気伝導については試料表面が均一性の問題から再現性が良くなく、まだ課題が残る。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ホール効果測定によりキャリア判定を行いpn制御の手がかりにしたい。また、試料が蛍光するためその特性を調べる予定である。
|
| Causes of Carryover |
物品が予定より安く納入できたため差異が生じた。その分は、今年度は消耗品に当てる。
|
