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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

研究課題

研究課題/領域番号 15K06005
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関岐阜工業高等専門学校

研究代表者

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

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2016年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード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
研究成果の概要

化学気相法によりグラファイト状窒化炭素薄膜を合成した。薄膜は均一でC-Nの二次元シートが基板に平行に重なった層状物質であることをX線回折で明らかにした。また、垂直方向の回折面のパターンを測定しシミュレーションと比較した結果、二次元シートがポリマー状のメロン構造であることを示した。また、光透過、反射率スペクトルと光熱偏向分光法により光吸収係数を示した。バンドギャップは2.9eVとなり粉末の試料より若干大きいことがわかった。光感度は光電流/暗電流比で340nm(2mW/cm2)の光で1.5×10e3となり光感度を持つことを見出した。また、光電流は光吸収に比例して流れることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(6件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Optical properties of graphitic carbon nitride films prepared by evaporation2016

    • 著者名/発表者名
      Shiori Fujita , Hitoe Habuchi, Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • 雑誌名

      Diamond & Related Materials

      巻: 65 ページ: 83-86

    • DOI

      10.1016/j.diamond.2016.02.008

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photosensitivity of graphitic carbon nitride films obtained by evaporation2016

    • 著者名/発表者名
      Hitoe Habuchi, Shiori Fujita , Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • 雑誌名

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

      巻: なし

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、後藤 篤広、小林 涼介、飯田 民夫
    • 学会等名
      第67回応用物理学会秋春季術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 配向性のあるグラファイト状窒化炭素薄膜の電子物性2019

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、小林 涼介
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の電気伝導特性の観測2018

    • 著者名/発表者名
      青山 宏明、安田 和史、羽渕 仁恵、飯田 民夫、滝川 浩史
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空雰囲気下でのグラファイト状窒化炭素薄膜の電気伝導2018

    • 著者名/発表者名
      安田 和史、青山 宏明、羽渕 仁恵、滝川 浩史
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の合成方法の検討とその性質2018

    • 著者名/発表者名
      小林 涼介、青山 宏明、安田 和史、羽渕 仁恵
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶性の異なる窒化炭素薄膜の合成とその電子物性2018

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、小林 涼介、青山 宏明、安田 和史
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の光伝導の観測(Ⅱ)2018

    • 著者名/発表者名
      青山 宏明、安田 和史、羽渕 仁恵、滝川 浩史
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 真空雰囲気下でのグラファイト状窒化炭素薄膜の合成2018

    • 著者名/発表者名
      安田 和史、青山 宏明、羽渕 仁恵、滝川 浩史
    • 学会等名
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Film Synthesis of Graphitic Carbon Nitride as a Photocatalytic Material2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoe Habuchi, Hiroaki Aoyama and Kazushi Yasuda
    • 学会等名
      Environmental Sustainability, Disaster Prevention and Reduction, and Engineering Education
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の合成温度と光学ギャップ2017

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、青山 宏明、安田 和史、滝川 浩史
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状窒化炭素化合物のNEXAFSスペクトル(2)2017

    • 著者名/発表者名
      岡島 敏浩、瀬戸山 寛之、吉村 大介、羽渕 仁恵、財部 健一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 窒化炭素薄膜の合成とその応用2017

    • 著者名/発表者名
      羽渕仁恵
    • 学会等名
      第2回ニューフロンティアリサーチワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状窒化炭素半導体2017

    • 著者名/発表者名
      財部 健一、岡島 敏浩、羽渕 仁恵
    • 学会等名
      第30回シリサイド系半導体研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の光伝導の観測2016

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、青山 宏明、安田 和史、滝川 浩史
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ( 新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] グラファイト状窒化炭素薄膜の合成温度による影響2016

    • 著者名/発表者名
      羽渕 仁恵、藤田 詩織、堀江 弘将、滝川 浩史
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東京工業大学 岡山キャンパス
    • 年月日
      2016-03-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Photosensitivity of graphitic carbon nitride films obtained by evaporation2015

    • 著者名/発表者名
      Hitoe Habuchi, Shiori Fujita , Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • 学会等名
      5th Environmental Technology and Management Conference“Green Technology towards Sustainable Environment”
    • 発表場所
      Bandung, Indonesia
    • 年月日
      2015-11-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      藤田 詩織、羽渕 仁恵、堀江 弘将、滝川 浩史
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2015-09-13
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Optical properties of graphitic carbon nitride films prepared by evaporation2015

    • 著者名/発表者名
      Shiori Fujita , Hitoe Habuchi, Shunsaku Takagi , Hirofumi Takikawa
    • 学会等名
      International Conference on Diamond and Carbon Materials 2015
    • 発表場所
      Bad Homburg, Germany
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2021-02-19  

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