固体表面からのO^-イオンラジカルの生成機構の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13305055
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 定方 正毅 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (30011175)
• 研究分担者: 西岡 将輝 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00282575) ; 李 全新 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (60312998) ; 越 光男 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20133085)
• キーワード: 酸素負イオン / O^- / 12CaO・7A1_2O_3 / 時間飛行型質量分析器 / アルミナセメント / Cl2A7

研究概要

本研究では、高活性で工業的な応用が期待できるO^-イオンラジカルの固体表面からの生成機構の解明を目的とする。
本年度は、平成13年度に、発見された活性酸素包摂材料「12CaO・7Al_2O_3」(通称C12A7)に関して研究を進め、以下の知見を得ることが出来た。
(1)気相中に発生できるO^-の量は、C12A7にあらかじめ包摂されている活性酸素の量により決まることがわかった。、標準サイズのペレット(18φ,1mm厚)・1uA/cm^2のイオン放出を行った場合、12時間程度で半減することがわかった。
(2)O^-の放出が終わったC12A7を、酸素中800℃に保持し、電圧を印加することで、60分程度で回復する。回復後のC12A7からは、再び、気相中にO^-を発生させることができる。
(3)片側の閉じた筒状(タンマン管形状)のC12A7を用いることで、片側から酸素を供給し、他端から連続的にO^-を放出させることができた。これにより、5日以上にわたるO^-放出を確認した。
(4)C12A7の酸素極に塗布する電極の材質により、O^-発生が影響を受けることがわかった。
(5)C12A7中の活性酸素とSO_2の酸化除去を試み、SO_2とC12A7中のカルシウムが反応し、石膏を形成することを確認した。
(6)C12A7から発生させたO^-により、シリコンウエハーを酸化させることができた。これは、高真空(10^<-5>torr)の条件での酸化処理であり、クリーン度の高い酸化処理法として、応用が期待,まれる。

研究成果

• [文献書誌] Q.X.Li, M.Nishioka, M.Sadakata, et al.: "Absolute emission current density of O from C12A7 crystal"化 Applied Phys. Letts. 88・22. 4259-4261 (2002)
• [文献書誌] Y.Torimoto, M.Nishioka, M.Sadakata: "Emissions of O^-radical anions and electrons from silver on a solid electrolyte"Journal of Catalysis. 209(1). 256-259 (2002)
• [文献書誌] Q.Li, M.Nishioka, M.Sadakata et al.: "Reproducibility of O^-Negative Ion Emission from C12A7 Crystal Surface"Japanese Journal of Applied Physics part2. 41(5A). L530-L532 (2002)
• [文献書誌] K.Hayashi, Q.-X.Li, M.Nishioka, M.Sadakata, H.Hosonoam et al.: "Electric Field Emission of High Destirty O Ions from 12CaO7Al2O3 Engineered to Incorporate Oxygen Radicals"Electrochemical and Solid State Letters. 5(9). J13-J16 (2002)
• [文献書誌] 西岡将輝, 李 全新, 定方正毅: "アルミナセメントC12A7表面からの活性酸素の生成"静電気学会2002年全国大会講演論文集. 253-256 (2002)
• [文献書誌] 西岡将輝, 李 全新, 定方正毅: "アルミナセメントC12A7からO^-のイオンヒームの連続生成"化学工学会第35回秋季大会講演論文集. D108 (2002)