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Design of narrow-band-gap h-BN and CNx light absorbers by layer edge-exposure and functionalization

研究課題

研究課題/領域番号 16K21600
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機能物性化学
無機材料・物性
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

翁 群紅  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, NIMSポスドク研究員 (70771210)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2016年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードboron nitride / functionalization / band gap / oxygen / 機能性セラミックス材料 / 光物性 / Energy conversion / 窒化ホウ素 / Functionalization
研究実績の概要

Following the proposed methodology, we used both edge hydroxyl (-OH) functionalizaiton and plane interior oxygen doping for hexagonal boron nitride (h-BN) electronic structure turning. Theoretical investigations have predicted the feasibility of this methodology but it is still unclear to what extent the related properties can be alternated, because there are few significant experimental progresses and systematic theoretical investigations in this field. We have achieved the successful optical, electronic and magnetic properties of h-BN adjustment with the idea proposed in our project.

We have narrowed the optical band gap in h-BN nanosheets (from ~5.5 eV down to 2.1 eV) and confirmed the appearance of paramagnetism and photoluminescence in them after oxygen doping and functionalization. Thorough structural characterization has confirmed the presence of oxygen substitutions for nitrogen atoms within the BN in-plane lattices and the sp2 type hydroxylation at the plane edges. Combining with comprehensive theoretical simulations, we answered important questions that the electronic properties of h-BN monoatomic sheets are tunable and their band gap can be narrowed to ~1.7 eV through oxygen doping and/or functionalization.

These findings pave a new way for h-BN nanosheet optical, electronic and magnetic property engineering, and should shed lights on h-BN future applications in optical, electrical, and energy-related fields.

報告書

(1件)
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (1件)

すべて 2016

すべて 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] New properties of functionalied BN materials2016

    • 著者名/発表者名
      Qunhong Weng
    • 学会等名
      ISANAM2016
    • 発表場所
      Nara, Japan
    • 年月日
      2016-07-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2018-01-16  

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