六方晶窒化ホウ素結晶の高輝度深紫外線発光制御

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19205026
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 谷口 尚 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノスケール物質萌芽ラボ, グループリーダー (80354413)
• 研究分担者: 渡邊 賢司 独立行政法人物質・材料研究機構, 光材料センター, 主幹研究員 (20343840) ; 小泉 聡 独立行政法人物質・材料研究機構, センサ材料センター, 主幹研究員 (90215153) ; 小林 一昭 独立行政法人物質・材料研究機構, 計算科学センター, 主幹研究員 (00354150) ; 大場 史康 京都大学, 工学研究科, 准教授 (90378795) ; 山田 貴壽 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノチューブ応用研究センター, 研究員 (30306500)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 遠紫外線発光 / 六方晶窒化ホウ素 / 自由励起子発光 / 高圧結晶合成

研究概要

六方晶窒化ホウ素(hBN)の深紫外線(DUV)発光材料としてのポテンシャルを、世界に先駆けて開花させることを目的として、高圧下溶媒法による高純度hBN単結晶合成とその評価、Ni系合金溶媒による常圧下での高純度結晶成長技術を確立した。高純度 hBN単結晶の光物性評価により、その発光メカニズムを明らかにし、更にhBNの発光デバイス応用ための基礎的な取り組みとして、電子線励起型のDUV発光素子を試作した。光出力(0.2mW)の安定遠紫外光源の試作に成功し、実際の殺菌試験に適用し、その有用性を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] Giant Nonlocality Near the Dirac Point in Graphene (2011)
  • 著者名/発表者名: D.A.Abanin, S.V.Morozov, L.A.Ponomarenko, R.V.Gorbachev, A.S.Mayorov, M.I.Katsnelson, K.Watanabe, T.Taniguchi, K.S.Novoselov, L.S. Levitov, A.K.Geim
  • 雑誌名: Science 15 ページ: 328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics (2010)
  • 著者名/発表者名: C.R. Dean, A.F.Young, I.Meric, C.Lee, W.Lei, S.Sorgenfrei, K Watanabe, T.Taniguchi, P.Kim, K.L.Shepard, J.Hone
  • 雑誌名: Nature Nanotechnology 5 ページ: 722-726
  • 査読あり
• [雑誌論文] Doping of hexagonal boron nitride via intercalation : A theoretical prediction (2010)
  • 著者名/発表者名: F.Oba, A.Togo, I.Taknaka, K.Watanabe T.Taniguchi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 81 ページ: 075125-075125-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization of hexagonal boron nitride exhibiting excitonic luminescence in the deep ultraviolet region at room temperature via thermal chemical vapor phase deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: O.Tsuda, K.Watanabe, T.Taniguchi
  • 雑誌名: Diamond & Related Materials 19 ページ: 83-90
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jahn-Teller effect on exciton states in hexagonal boron nitride single crystal (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, T.Taniguchi
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 79 ページ: 193104-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Far-ultraviolet plane-emission handheld device based on hexagonal boron nitride (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Watanabe, T.Taniguchi, T.Niiyama, K.Miya, M.Taniguchi
  • 雑誌名: Nat.Photonics 3 ページ: 591-594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure of chemically derived mono- and few-atomic-layer boron nitride sheets (2008)
  • 著者名/発表者名: Wei-Qiang Han, L.Wu, Y.Zhu, K.Watanabe T.Taniguchi
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 93 ページ: 223103
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hexagonal Boron Nitride Single Crystal Growth at Atmospheric Pressure Using Ni-Cr Solvent (2008)
  • 著者名/発表者名: Kubota, K.Watanabe, O.Tsuda, T.Taniguchi
  • 雑誌名: Chem.Mater. 20 ページ: 1661
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep Ultraviolet Light?Emitting Hexagonal Boron Nitride Synthesized at Atmospheric Pressure (2007)
  • 著者名/発表者名: Y..Kubota, K.Watanabe, O.Tsuda, T.Taniguchi
  • 雑誌名: Science 317 ページ: 932-934
  • 査読あり
• [学会発表] High-purity boron nitride single crystals and sintered bodies (2010)
  • 著者名/発表者名: 谷口尚
  • 学会等名: CIMTEC 2010
  • 発表場所: Palazzo deiCongressi, Montecatini Terme Italy
  • 年月日: 2010-09-07
• [学会発表] 金属系溶媒を用いた窒素一気圧下でのhBN結晶成長 (2010)
  • 著者名/発表者名: 谷口尚、渡邊賢司
  • 学会等名: 第29回電子材料シンポ
  • 発表場所: ラフォーレ修善寺,伊豆市
  • 年月日: 2010-07-15
• [学会発表] Doping of hexagonal boron nitride via intercalation : A first-principlesstudy (2009)
  • 著者名/発表者名: F. Oba, A. Togo, I. Tanaka, K.Watanabe, T.Taniguchi
  • 学会等名: 2009 MRS fall meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2009-11-30
• [学会発表] 低温における六方晶窒化ホウ素の励起子発光スペクトル (2008)
  • 著者名/発表者名: 渡辺賢司,谷口尚
  • 学会等名: 第22回ダイヤモンドシンポジウム
  • 発表場所: 早稲田大学、東京
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Synthesis and characterization of doped boron nitride crystals (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Taniguchi, et.al
  • 学会等名: New Diamond and Nano Carbons 2007 (NDNC2007)
  • 発表場所: 千里ライフサイエンスセンター、大阪
  • 年月日: 2007-05-28
• [図書] ホウ素・ホウ素化物および関連物質の基礎と応用 (2008)
  • 著者名/発表者名: 谷口尚
  • 総ページ数: 319-328
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Wide Bandgap Semiconductors(348-351 chap.6.1.4) (2007)
  • 著者名/発表者名: T.Taniguchi, K.Watanabe
  • 出版者: Springer
• [備考] 六方晶窒化ホウ素遠紫外線発光デバイスで殺菌効果を確認 日刊工業新聞、化学工業日報 2010年10月27日記事
• [備考] 六方晶窒化ホウ素を用いた遠紫外線面発光素子の試作に成功-手のひらサイズの水銀レス高効率遠紫外発光素子(225 nm)日刊工業、科学、鉄鋼、日経産業2009年9月18日 記事
• [産業財産権] 遠紫外高輝度発光する高純度六方晶窒化ホウ素単結晶とその製造方法ならびに前記単結晶からなる遠紫外高輝度発光素子とこの素子を使用した固体レーザ、および固体発光装置 (2011)
  • 発明者名: 渡邊賢司/谷口尚/小泉聡/神田久生/片桐雅之/山田貴壽/ミロスネスラデク
  • 権利者名: 潮田資勝
  • 産業財産権番号: 特許,1686202
  • 取得年月日: 2011-03-23
• [産業財産権] 遠紫外高輝度発光する高純度六方晶窒化ホウ素単結晶粉末とその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 渡邊賢司/谷口尚/神田久生
  • 権利者名: 潮田資勝
  • 産業財産権番号: 特許,7863554
  • 取得年月日: 2011-01-04
• [産業財産権] 紫外線発光六方晶窒化ホウ素結晶体の製造方法 (2010)
  • 発明者名: 谷口尚/渡邊賢司/窪田陽一/津田統
  • 権利者名: 潮田資勝
  • 産業財産権番号: 特許,7811909
  • 取得年月日: 2010-10-12
• [産業財産権] 六方晶窒化ホウ素単結晶およびそれを用いた紫外線発光素子 (2009)
  • 発明者名: 渡邊賢司,谷口尚
  • 権利者名: 岸輝雄
  • 産業財産権番号: 特願,2009-064552
  • 出願年月日: 2009-03-17
• [産業財産権] 高輝度紫外線発光六方晶窒化ホウ素単結晶とその製造方法及び高輝度紫外線発光素子 (2009)
  • 発明者名: 谷口尚、渡邊賢司
  • 権利者名: 潮田資勝
  • 産業財産権番号: 特許,4340753
  • 取得年月日: 2009-07-17
• [産業財産権] 紫外線発光六方晶窒化ホウ素結晶体の製造方法 (2007)
  • 発明者名: 谷口尚/窪田陽一/渡邊賢司
  • 権利者名: 岸輝雄
  • 産業財産権番号: 特願,2007-137365
  • 出願年月日: 2007-05-24