| 研究課題/領域番号 |
21K19033
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 甲南大学 |
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研究代表者 |
池田 茂 甲南大学, 理工学部, 教授 (40312417)
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| 研究分担者 |
野瀬 嘉太郎 京都大学, 工学研究科, 准教授 (00375106)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 化合物半導体 / 昇華性 / ナノ構造制御 / 半導体光電極 / 光エネルギー変換 / 水分解水素発生 / 昇華性半導体 / ナノ構造形成 / 光電極 / 水分解材料 / ナノ構造 / 昇華 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
毛細管凝縮は、毛細管内の液体の表面張力から導かれる気相－液相間の平衡に適用される一方、気相－固相間の平衡においても、毛細管内で昇華曲線の低圧側シフトが予測される。本研究では、この昇華点降下現象を実証・適用し、近接昇華によるp型半導体ナノロッドの自立配向基板を作製する。また、p型-n型無機半導体界面（ミクロpn接合）を形成させ、これを利用する高機能水分解水素発生電極の実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
気相－固相間の平衡における昇華点降下現象を実証し、この現象を活用することで、ナノ構造が制御された機能性材料を開発することを目指した。昇華性化合物半導体として硫化スズ(II)を、ポーラスアルミナ膜の規則性細孔内に選択充填させる検討を進め、細孔に優先して凝華が生じることを示唆する結果を得た。また、研究を進める中で、単結晶粒子の表面にナノサイズのステップ構造を形成させる方法、さらにそれによって水分解光触媒活性が飛躍的に向上することを見出した。また、昇華性半導体であるZnTe薄膜を使った光電気化学水分解についても研究を進め、中間バンドを介した２光子吸収による水素発生を示唆される結果を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
昇華したSnSの結晶化をナノ細孔中の空間だけで生じさせるには、気相－固相間の毛細管凝縮を生じさせる必要がある。これは、気相－固相平衡を取り扱う原理的課題であり、その実証には熱力学データから算出されるSnSの昇華曲線を参照にしつつ、温度、圧力条件などを最適化する検証実験を要するが、達成されれば、多様な昇華性化合物の高結晶性かつ高純度なナノ構造体を創出する革新的な手法となると考えられる。また、ここで得られたナノ構造制御による光電極および光触媒の高機能化は、いまだ社会実装されていないそれらの系を、実装に近づけるための一つの方向性を示す成果であると考えられる。
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