2017 Fiscal Year Annual Research Report
New evolution of materials concept and application of electrides
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17H06153
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
細野 秀雄 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (30157028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松石 聡 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 准教授 (30452006)
多田 朋史 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 准教授 (40376512)
飯村 壮史 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (80717934)
金 正煥 東京工業大学, 元素戦略研究センター, 助教 (90780586)
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| Project Period (FY) |
2017-05-31 – 2022-03-31
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| Keywords | 電子化物 / 金属間化合物 / 選択的水素化触媒 / バンド構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度に得られた主な成果を以下に列挙する。
〇アモルファスエレクトライドの薄膜化とその優れたOLEDの電子注入層としての実証
C12A7電子化物をスパッター法で製膜し、結晶中と殆ど同じ濃度のアニオン電子がアモルファス薄膜でも保持されていることが分かった。また、伝導性は半導体（結晶は金属）であり、仕事関数は3.0eVと低いままで、光学的に薄膜は透明であった。これらは、有機ELの電子注入層として望ましい特性なので、OLEDを試作した。その結果、これまで優れた特性が得られていなかった逆積みデバイスで、従来の正積みデバイスと同等の特性が実現できた。
〇金属間化合物のエレクライド物質の発見
これまでのエレクトライドは電子過剰型のイオン性結晶に限られていた。そこでエレクトライドの物質コンセプトを金属間化合物に拡張を試みた。具体的にはLaCoSi, Y5Si3では結晶構造中のボイドで高い電子密度が存在し、電子化物と見做せることを明らかにした。そして、その電子の存在するバンドがフェルモ準位を横切るので、高い反応性を有し、選択水素化などの触媒として優れた特性をもつことを見出した
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究の主なで狙いの一つであった金属間化合物の電子化物を実現できたのは大きな進展である。また、アモルファスC12A7電子化物をスパッター法で薄膜化しても、アニオン電子が生き残り、結晶には劣るものの金属カルシウムやリチウムに匹敵する低い仕事関数を占めることを実証で、OLEDへ展開ができた。さらにC12A７電子化物の新しい合成方法として、テラヘルツ波照射でケージ中のO2-イオンのラットリング運動を誘起することでプラズマ状態は生じ、表面のTiを蒸着しておくと電子化物が生成することを見出した．新現象と新合成法であり、思いがけない成果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの進展から、以下の課題に取り組む予定。
（１）2次元エレクトライドの電子状態と特徴の解明：安定な物質Y2Cの単結晶を用いて、角度分解光電子分光によりアニオン電子のバンドの分散を実測し、バンド計算と比較することで、アニオン電子の状態を明らかにする。
（２）エレクトライド物質のコンセプトの拡張：金属間化合物系エレクトライドの物質系の拡大を図るとともに、29年度に見出された1D電子化物Sr5P3を扱っている際に、この物質がMott絶縁体であることが示唆されたので、Mott絶縁体の電子化物を調査する。
（３）アモルファスエレクトライドの基礎物性の調査：通常のアモルファス半導体の構造と物性の差異を明らかにするために、アニール効果を検討する。
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