2015 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマCVD法によるアモルファスカーボンナノ粒子の創製と光触媒・人工網膜応用
| Project/Area Number |
26630350
|
|---|
| Research Institution | Yamaguchi University |
|---|
Principal Investigator |
本多 謙介 山口大学, 理工学研究科, 教授 (60334314)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | アモルファスカーボン / 半導体材料 / ナノ粒子 / 光電変換機能 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
申請者は、２つの異原子を添加したa-Cにより光学ギャップと半導体性を同時にコントロール可能な半導体を生み出してきた。本研究課題は、このa-C半導体をナノ粒子化し、形状制御するためのプラズマ合成法の構築を図る。申請者らは、a-C半導体をプラズマ合成する際、プラズマ中に細孔を有するアルミニウム板を挿入して細孔内部にパワーの高い領域をつくると、細孔内で核が形成し、プラズマ中で核が成長、基板上に直径10nm程度のナノ粒子が得られることを見出した。
平成２７年度は、粒径15 nmの粒子の光学ギャップを1.0～2.5 eVに、キャリア密度を1013～1019/cm3に制御可能なナノ粒子作製法を確立することを目標とした。
第１に、原料組成比、アルミニウム細孔板のプラズマ中の位置およびチャンバー圧力を固定することで、ナノ粒子の光学ギャップを2.5eV, 粒径を15nmとした。このナノ粒子の半導体特性を、作製時の水素流量とプラズマ出力によりコントロールすることを試みた。水素流量を増加させることで、sp2炭素不純物を低減させることが可能となり、高品質なa-C半導体微粒子が得られることを確認した。これにプラズマ出力の制御を加えることで、高品質半導体ナノ粒子のキャリア密度を1013～1015/cm3にコントロールすることに成功した。
さらに、ナノ粒子の合成時の原料中のSi/C比の変更により、光学ギャップを1.5～2.7eVに制御することが可能であることが確認できた。光学ギャップ、キャリア密度の異なる粒径15nmのa-C半導体ナノ粒子は、いずれも、窒素をドープすることでｎ型半導体として機能した。以上の結果より、制御目標範囲（粒子径：2.0 ～ 10 nm、光学ギャップ：1.0 ～ 2.5 eV、キャリア密度：1013～1019/cm3）でサイズ・光学ギャップ・キャリア密度をコントロール可能な、半導体ナノ粒子の作成手法の確立に成功した。
|
Research Products
(3 results)
