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Zn-IV-N2窒化物の薄膜・バルク合成と機能探索:太陽エネルギー活用への展開

研究課題

研究課題/領域番号 16H04500
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関中部大学

研究代表者

山田 直臣  中部大学, 工学部, 教授 (50398575)

研究分担者 川村 史朗  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主任研究員 (80448092)
研究協力者 曹 祥  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2017年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
キーワード窒化物半導体 / 疑似III族窒化物 / 太陽電池 / バンドギャップ / 有効質量 / 光触媒 / 多元系化合物 / 擬似III-V族窒化物 / エピタキシャル成長 / 高圧合成 / 電子・電気材料 / 高効率太陽光発電材料・素子
研究成果の概要

疑似III族窒化物であるZn-IV-N2の薄膜・バルク合成と物性調査を行った.特に不明な点が多いZnSnN2を中心に研究した.高圧下での複分解反応を利用して,初めてZnSnN2粉体を得ることに成功し,ウルツ鉱型構造をとることも明らかにした.さらに,ZnSnN2をエピタキシャル成長させて,バンドギャップと伝導帯有効質量を明らかにした.また,Mg添加によるバンドギャップ制御の可能性についても見出した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

疑似III族窒化物であるZn-IV-N2は,現行のIII族窒化物の安価な代替材料として検討されていたが,結晶構造やバンドギャップ,電子の有効質量などが不明な点が多かった。そのため,デバイス応用を考える段階に至っていなかった。本研究では,Zn-IV-N2の中で,全くと言ってよいほど研究されてこなかったZnSnN2の固有物性の一端を明らかにできた。本研究によって,Zn-IV-N2系ならびにそれらの混晶のデバイス応用へ向けた基礎的な知見が得られたものと思われる.

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Victoria(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] The bandgap of ZnSnN2 having disordered-wurtzite structure2019

    • 著者名/発表者名
      F. Kawamura, N. Yamada, X. Cao, M. Imai, T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bandgap tunable Zn3-3xMg3xN2 alloy for earth-abundant solar absorber2018

    • 著者名/発表者名
      P. Wu, X. Cao, T. Tiedje, N. Yamada
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 236 ページ: 649-652

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2018.11.024

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Conduction-band effective mass and bandgap of ZnSnN2 earth-abundant solar absorber2017

    • 著者名/発表者名
      Cao Xiang、Kawamura Fumio、Ninomiya Yoshihiko、Taniguchi Takashi、Yamada Naoomi
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14850-7

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Synthesis of ZnSnN2 Crystals via a High-pressure Metathesis Reaction2016

    • 著者名/発表者名
      F. Kawamura, N. Yamada, M. Imai, T. Taniguchi
    • 雑誌名

      Cryst. Res. Technol

      巻: 51 号: 3 ページ: 220-224

    • DOI

      10.1002/crat.201500258

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Bandgap tunable Zn3N2-Mg3N2 alloys for photovoltaic absrober2018

    • 著者名/発表者名
      X Cao, P. Wu, K. Matsuura, T. Tiedje, N. Yamada
    • 学会等名
      2018年 秋季 第79回応用物理学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規II-IV-N2窒化物半導体結晶の成長および応用の可能性2018

    • 著者名/発表者名
      山田直臣
    • 学会等名
      (独)日本学術振興会 結晶成長の科学と技術 第161委員会 第108回研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 擬似III-V族窒化物ZnSnN2薄膜の電子輸送機構2018

    • 著者名/発表者名
      曹 祥、川村 史朗、谷口 尚、山田 直臣
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Effective mass and bandgap of ZnSnN2 earth-abundant solar absorber2017

    • 著者名/発表者名
      X. Cao, F. Kawamura, T. Taniguchi, N. Yamada
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] High-pressure synthesis and properties on pseudo-III-V nitride of ZnSnN2 crystals2017

    • 著者名/発表者名
      F. Kawamura, N. Yamada, M. Imai, T. Taniguch
    • 学会等名
      9th International Symposium on Nitrides
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高圧下複分解反応によるZnSnN2半導体結晶合成2016

    • 著者名/発表者名
      川村史朗, 山田直臣, 谷口尚
    • 学会等名
      第57回 高圧討論会
    • 発表場所
      筑波大学(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cu-doping into ZnSnN2 film: Structural, Electrical and Optical Properties2016

    • 著者名/発表者名
      X. Cao, Y. Sugiyama, F. Kawamura, Y. Ninomiya, T. Taniguchi, and N. Yamada
    • 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 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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