ヘテロ接合型の光触媒用・半導体複合材料の創生

• 研究課題/領域番号: 15K13343
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用物性
• 研究機関: 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所
• 研究代表者: 秋山 賢輔 地方独立行政法人神奈川県立産業技術総合研究所, 化学技術部, 主任研究員 (70426360)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2016年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: 水素 / 新エネルギー / 結晶工学 / 水素生成 / 光触媒効果 / 鉄シリサイド

研究成果の概要

光触媒技術は、日本の研究が先進する分野であり水から水素、及び酸素を生製するクリーンエネルギー創出技術である。現状は希少金属の酸化物において太陽光のうち400nm以下の紫外領域(約4%)の波長帯域の活用に留まっている。一方、鉄シリサイド半導体（β-FeSi2）はその禁制帯幅は0.80eVと狭いこと、及び光吸収係数が1eVで1E5 /cmと大きいことから太陽光スペクトルの84％の波長帯域が活用できることが期待される。
本報告ではβ-FeSi2とワイドギャップ半導体のSiCとが接合した半導体複合粒子を創生し可視光照射による水分解からの水素精製を報告する。

研究成果

• [雑誌論文] Room temperature photoluminescence spectrum from β-FeSi2 films (2018)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yoshihisa Matsumoto and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Proceedings of SPIE 巻: 10554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Control of p- and n-type Conduction in Thermoelectric Non-doped Mg2Si Thin Films Prepared by Sputtering Method (2018)
  • 著者名/発表者名: Kurokawa Mao、Shimizu Takao、Uehara Mutsuo、Katagiri Atsuo、Akiyama Kensuke、Matsushima Masaaki、Uchida Hiroshi、Kimura Yoshisato、Funakubo Hiroshi
  • 雑誌名: MRS Advances 巻: なし 号: 24 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1557/adv.2018.150
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth of (111)-oriented epitaxial magnesium silicide (Mg2Si) films on (001) Al2O3 substrates by RF magnetron sputtering and their properties (2018)
  • 著者名/発表者名: Atsuo Katagiri, Shota Ogawa, Mutsuo Uehara, P. S. Sankara Rama Krishnan, Mao Kurokawa, Masaaki Matsushima, Takao Shimizu, Kensuke Akiyama and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Journal of Material Science 巻: 53 号: 7 ページ: 5151-5158
  • DOI: 10.1007/s10853-017-1902-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] In-plane orientation and composition dependences of crystal structure and electrical properties of {100}-oriented Pb(Zr, Ti)O3 films grown on (100) Si substrates by metal organic chemical vapor deposition (2017)
  • 著者名/発表者名: Shoji Okamoto、P. S. Sankara Rama Krishnan、Satoshi Okamoto、Shintaro Yokoyama、Kensuke Akiyama、Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 56 号: 10S ページ: 10PF12-10PF12
  • DOI: 10.7567/jjap.56.10pf12
  • NAID: 210000148389
  • 査読あり
• [雑誌論文] Enhancement of photoluminescence from iron disilicide on Si(111) substrates with Au layers by controlling microstructures (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yoshihisa Matsumoto and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 6S2 ページ: 06HE03-06HE03
  • DOI: 10.7567/jjap.56.06he03
  • NAID: 210000147966
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and Photocatalytic Properties of Iron Disilicide/SiC Composite Powder (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yuu Motoizumi, Tetsuya Okuda, Hiroshi Funakubo, Hiroshi Irie and Yoshihisa Matsumoto
  • 雑誌名: MRS Advances 巻: 2 号: 8 ページ: 471-476
  • DOI: 10.1557/adv.2017.221
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of microstructures on electrical conduction properties of β-FeSi2 epitaxial films (2017)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Teiko Kadowaki, Yasuo Hirabayashi and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Journal of Crystal Growth 巻: 印刷中 ページ: 744-748
  • DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2016.12.032
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of preferentially (111)-oriented Mg2Si thin films on (001)Al2O3 and (100)CaF2 substrates and their thermoelectric properties (2017)
  • 著者名/発表者名: Mao Kurokawa, Mutsuo Uehara, Daichi Ichinose, Takao Shimizu, Kensuke Akiyama, Masaaki Matsushima, Hiroshi Uchida, Yoshisato Kimura, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 56 号: 5S1 ページ: 05DC02-05DC02
  • DOI: 10.7567/jjap.56.05dc02
  • NAID: 210000147762
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation of Ca-Si Films on (001) Al2O3 Substrates by an RF Magnetron Sputtering Method and Their Electrical Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Mutsuo Uehara, Kensuke Akiyama, Takao Shimizu, Masaaki Matsushima, Hiroshi Uchida, Yoshisato Kimura, and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: J. Elector. Mater. 巻: - 号: 6 ページ: 3121-3126
  • DOI: 10.1007/s11664-016-4404-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epitaxial Growth and Photoluminescence Properties of β-FeSi2 Grains Using Liquid Phase Obtained by Au-Si Eutectic Reaction (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Proceedings of International Society for Optics and Photonics 巻: 9768 ページ: 97681Q-97681Q
  • DOI: 10.1117/12.2212057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Composition dependences of crystal structure and electrical properties of epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 films grown on Si and SrTiO3 substrates (2016)
  • 著者名/発表者名: Shoji Okamoto, Satoshi Okamoto, Shintaro Yokoyama, Kensuke Akiyama and Hiroshi Funakubo
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 55 号: 10S ページ: 10TA08-10TA08
  • DOI: 10.7567/jjap.55.10ta08
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal-organic chemical vapor deposition growth of β-FeSi2/Si composite powder via vapor-liquid-solid method and its photocatalytic properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yuu Motoizumi, Hiroshi Funakubo, Hiroshi Irie and Yoshihisa Matsumoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 55 号: 6S2 ページ: 06HC02-06HC02
  • DOI: 10.7567/jjap.55.06hc02
  • NAID: 210000146711
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Room temperature photoluminescence spectrum from β-FeSi2 films (2018)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yoshihisa Matsumoto and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: SPIE Phtonics West
  • 国際学会
• [学会発表] 窒素（N）ドーピングした鉄シリサイドのPL発光特性 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 高橋亮, 松本佳久, 舟窪浩
  • 学会等名: 第65回応用物理学会春季学術講演会
• [学会発表] β-FeSi2薄膜のPL発光特性に及ぼす成長温度の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢輔，松本 佳久，舟窪 浩
  • 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
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] β-FeSi2 薄膜のPL発光特性に及ぼす成長温度の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢輔，松本佳久，舟窪浩
  • 学会等名: 第64回応用物理学会 春季学術講演会
• [学会発表] PL発光強度増大化へのSi(111)基板上β-FeSi2 成長の低温度化検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 秋山 賢輔，松本佳久，舟窪浩
  • 学会等名: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] MOCVD法でSi基板上に作製した面内配向制御して作製したPZT薄膜における電気特性の組成依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本庄司, 岡本 賢, 横山慎太郎, 秋山賢輔, 舟窪浩
  • 学会等名: 第34回強誘電体応用会議
• [学会発表] Control of p-type and n-type conduction in thermoelectric Mg2Si thin films prepared by sputtering method (2017)
  • 著者名/発表者名: Mao Kurokawa, Mutsuo Uehara, Daichi Ichinose, Takao Shimizu, Kensuke Akiyama, Masaaki Matsushima, Hiroshi Uchida, Yoshisato Kimura and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 鉄シリサイド／炭化ケイ素複合構造の創生と光触媒特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔、高橋亮、本泉佑、奥田徹也、舟窪浩、入江寛、松本佳久
  • 学会等名: 第23回光触媒シンポジウム
  • 発表場所: 東京理科大学・葛飾キャンパス
  • 年月日: 2016-12-02
• [学会発表] Synthesis and Photocatalytic Properties of Iron Disilicide/SiC Composite Powder (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yu Motoizumi, Tetsuya Okuda and Yoshihisa Matsumoto, Hiroshi Funakubo, Hiroshi Irie
  • 学会等名: Materials Research Society Symposium 2016-fall meeting
  • 発表場所: ボストン、 ハイネス・コンベンション・センター
  • 年月日: 2016-11-29
  • 国際学会
• [学会発表] MOCVD growth of photoluminescent iron disilicide via vapor-liquid-solid method using Au-Si liquids phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Yoshihisa Matsumoto and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 38th International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: 北海道大学・会議場
  • 年月日: 2016-11-22
  • 国際学会
• [学会発表] 熱処理がMg2Si薄膜の伝導型に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黒川 満央、上原睦雄、清水荘雄、松島正明、木村 好里、秋山賢輔、内田 寛、舟窪浩
  • 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
  • 年月日: 2016-09-15
• [学会発表] β-FeSi2/SiC複合粒子の作製と光触媒効果による水からの水素生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔、本泉佑、奥田徹也、舟窪浩、入江寛、松本佳久
  • 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
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] β-FeSi2薄膜の低温でのフォトルミネッセンス発光 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔、松本佳久、舟窪浩
  • 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
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Epitaxial Growth of Iron Disilicide Thin Film on 4H-SiC (2016)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama, Teiko Kadowaki, Yasuo Hirabayashi Yoshihisa Matsumoto and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: The 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
  • 発表場所: 名古屋国際会議場
  • 年月日: 2016-08-09
  • 国際学会
• [学会発表] Preparation of Mg2Si Thin Films on Various Kinds of Substrates and their Thermoelectric Properties (2016)
  • 著者名/発表者名: Mao Kurokawa, Mutsuo Uehara, Daichi Ichinose, Takao Shimizu, Kensuke Akiyama, Masaaki Matsushima, Hiroshi Uchida, Yoshisato Kimura, and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: Asia-Pacific Conference on Semiconducting Silicides and Related Materials 2016
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 2016-07-16
  • 国際学会
• [学会発表] β-FeSi2/SiC複合粒子の作製と光触媒効果による水からの水素生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔、本泉佑、高橋亮、舟窪浩、入江寛、松本佳久
  • 学会等名: 第35回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学・蔵前会館くらまえホール
  • 年月日: 2016-06-10
• [学会発表] Si基板およびSrTiO3基板上エピタキシャルPZT薄膜の電気特性および結晶構造の組成依存性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡本庄司、秋山賢輔、岡本 賢、横山慎太郎、舟窪浩
  • 学会等名: 強誘電体応用会議
  • 発表場所: コープイン京都
  • 年月日: 2016-05-26
• [学会発表] β-FeSi2/SiC複合構造粒子の作製と光触媒効果による水素生成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 本泉佑, 高橋亮, 舟窪浩, 入江寛, 松本佳久
  • 学会等名: 日本化学会第96春季年会
  • 発表場所: 同志社大学（京都府）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Si(001)上の3C-SiCエピ膜形成および積層欠陥生成過程の断面TEM解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 山崎順, 石田篤志, 秋山賢輔, 平林康男
  • 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(東京都）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Eu ドープNiO エピタキシャル薄膜の室温作製と特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高野詩織, 塩尻大士, 秋山賢輔, 金子智, 松田晃史, 吉本 護
  • 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(東京都）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 鉄シリサイド薄膜のPL発光特性に及ぼすアニール処理の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 松本佳久, 木口賢紀, 舟窪浩
  • 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(東京都）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 収差補正電子顕微鏡を用いたSi(001)基板上エピタキシャル3C-SiC膜の形成過程と積層欠陥生成過程の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎順, 玉置央和, 野村優貴, 石田篤志, 秋山賢輔, 平林康男
  • 学会等名: 先進パワー半導体分科会
  • 発表場所: 大阪国際交流センター（大阪府）
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] MOCVD growth of β-FeSi2 on Si via vapor-liquid-solid method using Au-Si liquids phase (2015)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Akiyama and Hiroshi Funakubo
  • 学会等名: 37th International Symposium on Dry Process
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center (Awaji Island, Japan)
  • 年月日: 2015-11-05
  • 国際学会
• [学会発表] シリコン上への金属層導入による鉄シリサイド半導体の微細構造制御と光触媒特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔 舟窪浩
  • 学会等名: 材料シンポジウムワークショップ
  • 発表場所: 京都テルサ（京都府）
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 透過顕微鏡を用いたSi(001)上の3C-SiC膜形成及び積層欠陥生成過程の研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山崎順, 石田篤志, 秋山賢輔, 平林康男
  • 学会等名: 日本物理学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] 窒素（N）ドーピングした鉄シリサイドのPL発光特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 秋山賢輔, 高橋亮, 松本佳久, 舟窪浩
  • 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（愛知県）
  • 年月日: 2015-09-13
• [備考] 神奈川県立産業技術総合研究所 論文情報
  • URL: https://www.kanagawa-iri.jp/collaboration/info_gather/theses/kitc_paper_info/
• [備考] 神奈川県産業技術センター
  • URL: http://www.kanagawa-iri.jp/researchresults.html