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フラックス法による酸化物結晶育成技術の深耕と大型光電極作製への挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 17K14809
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機材料・物性
研究機関信州大学

研究代表者

鈴木 清香  信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (40790308)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワードフラックス / 溶液法 / 結晶成長 / 酸化物 / 窒化物 / 光触媒 / フラックス法 / エピタキシャル / 再生可能エネルギー / セラミックス
研究成果の概要

Na2MoO4フラックス冷却法により、ミリメートルサイズの板状NaTaO3結晶を育成できた。この結晶を用いて、NaTaO3結晶の更なる大型化および窒化によるTa3N5への変換に取り組んだ。特定の結晶面が発達した板状NaTaO3結晶を窒化することで、NaTaO3からTa3N5への変換に関する結晶学的な新規知見を得た。また、種々の育成条件を変更した結晶育成実験およびフラックスに対するNaTaO3溶解度の測定から、NaTaO3結晶の大型化のための指針を導出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

NaTaO3は紫外光応答型光触媒としてよく知られるが、その用途から小型粒子の合成が多数であり、大型結晶の育成は目指されていなかった。本研究ではこれまでに報告されている中では最大サイズのNaTaO3結晶を育成できた。また、育成条件の変更によって、さまざまな形状のNaTaO3結晶が生成することも初めてわかった。さらに、NaTaO3を窒化するとエピタキシャル関係に類似する関係をもってTa3N5に変化することが明らかになった。これは、大型のNaTaO3単結晶を利用したために明らかとなった。このように、NaTaO3およびNaTaO3から変換したTa3N5に関する結晶成長に関する新規知見が多数得られた。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Effect of holding temperature on growth of ruby crystal films via molybdenum trioxide flux evaporation; Solubility of aluminum oxide, growth rate, and material balance2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 20 号: 3 ページ: 2019-2026

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b01674

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Role of Na2CO3 Addition in Epitaxial Growth of Ruby Crystal Films on Sapphire Crystal Substrates via MoO3 Flux Evaporation2020

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Tetsuya Yamada, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: - 号: 6 ページ: 4157-4163

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.0c00425

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Millimeter-sized Platy Single Crystals of NaTaO3 from Na2MoO4 Flux2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Suzuki, Haruka Saito, Kunio Yubuta, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 号: 7 ページ: 3607-3611

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00526

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Epitaxial growth of ruby crystal films on sapphire crystal substrates and solubility of aluminum oxide in molybdenum trioxide flux2019

    • 著者名/発表者名
      Shunsuke Ayuzawa, Sayaka Suzuki, Miki Hidaka, Shuji Oishi, Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 19 号: 7 ページ: 4095-4100

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.9b00483

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] フラックス法によるルビー薄膜のエピタキシャル成長を利用した新規溶解度測定技術の提案2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,鮎沢俊輔,大石修治,手嶋勝弥
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 塩化物フラックスの蒸発供給による可視光応答型光触媒BaNbO2N 結晶層の作製と評価2019

    • 著者名/発表者名
      川畠秀也,鈴木清香,手嶋勝弥
    • 学会等名
      表面技術協会第140回講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Ta金属粒子からのTa3N5結晶のKFフラックス育成2019

    • 著者名/発表者名
      松井友作,鈴木清香,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第14回日本フラックス成長研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] NaTaO3結晶の表面処理による可視光応答型光触媒Ta3N5への窒化の促進2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,齋藤遼,手嶋勝弥
    • 学会等名
      表面技術協会第139回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] NaTaO3結晶のフラックス育成~大型化を目指したフラックスの選択~2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,齋藤遼,湯葢邦夫,手嶋勝弥
    • 学会等名
      セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 塩化物-炭酸ナトリウム混合フラックスからのTa3N5結晶の育成とその酸素生成活性の評価2018

    • 著者名/発表者名
      安藤遼汰,鈴木清香,手嶋勝弥
    • 学会等名
      セラミックス協会第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 可視光応答型光触媒Ta3N5結晶のフラックス育成における高比表面積化と酸素生成活性評価2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,安藤遼汰,手嶋勝弥
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フラックスおよび溶質のNaTaO3結晶サイズおよび結晶相への影響2018

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,齋藤遼,大石修治,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第13回日本フラックス成長研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 板状NaTaO3結晶の窒化によるTa3N5結晶の配向制御2018

    • 著者名/発表者名
      齋藤遼,鈴木清香,湯葢邦夫,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第13回日本フラックス成長研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Na2MoO4フラックスから育成したNaTaO3結晶における形状変化2017

    • 著者名/発表者名
      齋藤遼,鈴木清香,湯葢邦夫,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フラックス結晶育成のタンタル系光触媒薄膜作製への展開2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第46回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of compositions of molybdate fluxes on crystalline phase in flux growth of NaTaO3 crystals2017

    • 著者名/発表者名
      Haruka Saito, Sayaka Suzuki, Tetsuya Yamada, Katsuya Teshima
    • 学会等名
      HyMaP2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Flux growth and exfoliation of layered niobate crystals for photocatalytic application2017

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Suzuki, Katsuya Teshima
    • 学会等名
      HyMaP2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ta3N5結晶のフラックス育成における生成結晶相および形状へのタンタル原料種の影響2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,伊瀬知克教,安藤遼汰,山田哲也,手嶋勝弥
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 水分解用Ta3N5光電極の新規作製手法開発に向けた課題抽出2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木清香,齋藤遼,手嶋勝弥
    • 学会等名
      表面技術協会第136回講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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