青色発光SiCナノ粒子の高速大量合成とフラットパネル白色LEDの開発

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20360095
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 野崎 智洋 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 特任准教授 (90283283)
• 研究分担者: 岡崎 健 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20124729)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 量子ドット / 二酸化炭素排出削減 / 熱工学 / 反応工学 / 非平衡プラズマ / プラズマ加工 / ナノシリコン / ナノ材料

研究概要

従来法にない量産性と材料設計の高い自由度を兼ね備えた方法としてインフライトプラズマCVDを開発し,SiC量子ドットを大量合成することに成功した。反応時間によってナノ結晶のサイズを3-12nmで制御できること,さらに結晶サイズによってフォトルミネッセンスを900nmから650nmへ制御できることを実証した。カーボンナノチューブをマトリックスとして用い,量子ドットを分散させた薄膜を作成したが,量子ドットの酸化に起因してエレクトロルミネッセンス及び薄膜の良好な電気伝導性を得ることができなかった。シリコン系の量子ドットを発光デバイス等へ発展させるためには,完全に空気(水蒸気)が遮断された環境で量子ドットを取り扱う必要性があること,そのために必要なデバイス設計指針を明示した。

研究成果

• [雑誌論文] Atmospheric pressure plasma synthesis of carbon nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: T Nozaki, S Yoshida, T Karatsu, K Okazaki
  • 雑誌名: J.Phys.D 44 ページ: 174007(9)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric study Selective Growth of Single-walled Carbon Nanotubes in Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (2011)
  • 著者名/発表者名: T Nozaki, T Karatsu, S Yoshida, K Okazaki
  • 雑誌名: Jpn J Appl.Phys. 50 ページ: 01AF03(5)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気圧プラズマ-環境保全からナノマテリアル創生まで (2011)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 機械の研究 63(2) ページ: 100-106
• [雑誌論文] A Pressure-dependent Selective Growth of Single-walled and Multi-walled CNTs using Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 唐津拓也, 大西空摩, 岡崎健
  • 雑誌名: Carbon 48 ページ: 232-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマCVDによるカーボンナノチューブ合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 雑誌名: ケミカルエンジニヤリング 55(12) ページ: 35-40
• [雑誌論文] マイクロプラズマによるシリコンナノ粒子合成 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 高温学会誌 36(4) ページ: 168-173
• [雑誌論文] 大気圧プラズマとマイクロリアクターの融合による革新的化学合成プロセス (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 材料の化学と工学 47(3) ページ: 14-18
• [雑誌論文] 高効率エネルギー・物質変換のための大気圧反応性プラズマの有効利用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 化学工業 61(2) ページ: 40-45
• [雑誌論文] In-flight Microplasma Synthesis of Luminescent Silicon Nanocrystals (2009)
  • 著者名/発表者名: T Nozaki, T Nakamuta, M Sagawa, K Okazaki
  • 雑誌名: J.Plasma and Fusion Res.SERIES 8 ページ: 500-503
  • 査読あり
• [雑誌論文] プラズマCVDにおけるカーボンナノチューブ成長モード圧力依存性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 唐津拓也, 大西空摩, 岡崎健
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集B編 75(756) ページ: 1662-1668
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大気圧プラズマCVDによる単層カーボンナノチューブ合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 表面技術 60(6) ページ: 18-22
• [雑誌論文] 熱流を伴う反応性プラズマの材料合成「おわりに」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 85(3) ページ: 128-130
• [雑誌論文] 誘電体バリア放電におけるエネルギー分配機構とヒートマネジメント (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 85(1) ページ: 46-52
• [雑誌論文] 熱流を伴う反応性プラズマの材料合成「はじめに」 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 85(1) ページ: 44-45
• [雑誌論文] マイクロプラズマによる可視発光シリコンナノ粒子の合成:低温・大量合成にむけて (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 光アライアンス 20(1) ページ: 14-18
• [雑誌論文] Carbon nanotube synthesis in atmospheric pressure glow discharge : A review (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 雑誌名: Plasma Processes & Polymers 5 ページ: 301-321
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of atmospheric pressure non-equilibrium plasma to nanomaterials synthesis (2008)
  • 著者名/発表者名: 岡崎健, 野崎智洋
  • 雑誌名: J.Optoelect. & Adv.Materials 10(8) ページ: 1910-1916
  • 査読あり
• [雑誌論文] マイクロプラズマを用いたシリコンナノ粒子合成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 雑誌名: 伝熱 47(201) ページ: 1-7
• [学会発表] Synthesis of Silicon Quantum Dots from Silicon Tetrachloride via Very High Frequency Plasma (2011)
  • 著者名/発表者名: R Gresback, S Kanegae, T Nozaki, K Okazaki
  • 学会等名: 2011年春季第58回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 20110324-20110327
• [学会発表] In-flightプラズマCVDによるシリコンナノ粒子合成と太陽電池への応用 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, Ryan Gresback, Zachary Holman, 鐘ヶ江俊輔, 岡崎健
  • 学会等名: 第31回日本熱物性シンポジウム
  • 発表場所: 九州大学
  • 年月日: 20101111-20101119
• [学会発表] In-flight Plasma Synthesis of Silicon Quantum Dots towards Next Generation Photovoltaic Cell (2010)
  • 著者名/発表者名: T Nozaki, R Gresback, Z Holman, S Kanegae, K Okazaki
  • 学会等名: Int.Symp.on Technology and Policy for Low Carbon Society
  • 発表場所: Beijin China
  • 年月日: 20101108-20101110
• [学会発表] 大気圧プラズマによる単層カーボンナノチューブ成長促進 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 吉田晋平, 唐津卓也, 岡崎健
  • 学会等名: 第2回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: くにびきメッセ(松江)
  • 年月日: 20101013-20101015
• [学会発表] プラズマCVDにおける活性種生成がカーボンナノチューブ合成に及ぼす影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 吉田晋平, 唐津拓哉, 岡崎健
  • 学会等名: 化学工学会第42回秋季大会
  • 発表場所: 同志社
  • 年月日: 20100906-20100908
• [学会発表] Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: Gordon Research Conference (Plasma Processing Science)
  • 発表場所: Colby-Sawyer, New London, NH, USA.(招待講演)
  • 年月日: 20100711-20100716
• [学会発表] プラズマCVDにおけるカーボンナノチューブ成長モード(単層/多層)の圧力依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田晋平, 唐津拓也, 野崎智洋, 岡崎健
  • 学会等名: 第47回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 20100526-20100528
• [学会発表] 大気圧プラズマCVDによるカーボンナノチューブ成長メカニズムの解明(4) (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田晋平, 唐津拓也, 岡崎健, 野崎智洋
  • 学会等名: 2010年春季第57回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 20100317-20100320
• [学会発表] A pressure-induced transition of carbon nanotube morphology in plasma enhanced CVD (2010)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 2^<nd> International Symp.on Adv.Plasma Science and its Applications for Nitrides and Nanomaterials
  • 発表場所: Meijo Univ.(招待講演)
  • 年月日: 20100307-20100310
• [学会発表] プラズマCVDによるカーボンナノチューブ合成:成長モードの圧力依存性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 吉田晋平, 唐津拓也, 岡崎健, 野崎智洋
  • 学会等名: プラズマプロセッシング研究会
  • 発表場所: 横浜開港記念会館
  • 年月日: 20100201-20100203
• [学会発表] プラズマCVDによるカーボンナノチューブ成長メカニズムの解明 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 唐津拓也, 吉田晋平, 岡崎健
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2009
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 20091107-20091108
• [学会発表] マイクロプラズマによるシリコン量子ドットの低温・大量合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 鐘ヶ江俊輔, 岡崎健
  • 学会等名: 熱工学コンファレンス2009
  • 発表場所: 山口大学
  • 年月日: 20091107-20091108
• [学会発表] 大気圧プラズマCVDによるカーボンナノチューブ成長メカニズムの解明(3) (2009)
  • 著者名/発表者名: 唐津拓也, 岡崎健, 野崎智洋
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 20090908-20090911
• [学会発表] 高効率エネルギー・物質転換のための大気圧反応性プラズマの有効利用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 日本化学会第3回関東支部会
  • 発表場所: 早稲田大学(招待講演)
  • 年月日: 20090904-20090905
• [学会発表] In-flight microplasma synthesis of silicon nanocrystals in macroscopic quantities (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 中牟田崇史, 佐川正記, 岡崎健
  • 学会等名: 19^<th> International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: Bochum, Germany(Oral)
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] Pressure Dependent Transition of Single-Walled Carbon Nanotube Growth Mode in Atmospheric Pressure Plasma Enhanced CVD (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 唐津拓也, 大西空摩, 岡崎健
  • 学会等名: 19^<th> International Symposium on Plasma Chemistry
  • 発表場所: Bochum, Germany(Oral)
  • 年月日: 20090726-20090731
• [学会発表] 大気圧プラズマによるダメージフリープラズマCVD:垂直配向単層カーボンナノチューブ合成メカニズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 唐津拓也, 岡崎健, 野崎智洋
  • 学会等名: 第46回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 20090602-20090604
• [学会発表] In-flight microplasma synthesis of luminescent silicon quantum dots in macroscopic quantities (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 215th ECS Meeting
  • 発表場所: SF, CA(招待講演)
  • 年月日: 20090524-20090529
• [学会発表] 大気圧プラズマによるダメージフリーCVD:カーボンナノ材料の合成と成長制御 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 第56回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大学(招待講演)
  • 年月日: 20090330-20090402
• [学会発表] プラズマCVDによる単層・多層カーボンナノチューブ選択合成 (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 化学工学会CVD研究会
  • 発表場所: 名古屋大学(招待講演)
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Effect of growth pressure of carbon nanotubes in atmospheric-pressure PECVD (2008)
  • 著者名/発表者名: 唐津拓也, 大西空摩, 岡崎健, 野崎智洋
  • 学会等名: Int.Union of Materials Research Society-Int.Conf.in Asia 2008
  • 発表場所: Nagoya, Japan(Poster)
  • 年月日: 20081209-20081213
• [学会発表] In-flight plasma synthesis of blue-luminescent silicon nanocrystals (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: Int.Union of Materials Research Society-Int.Conference in Asia
  • 発表場所: Nagoya, Dec.(招待講演)
  • 年月日: 20081209-20081213
• [学会発表] A single-step plasma synthesis of organically- terminated (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 中牟田崇史, 佐川正記, 岡崎健
  • 学会等名: 9^<th> Asia-Pacific Conf.on Plasma Science and Technol./21st Symp.on Plasma Science for Materials
  • 発表場所: Huangshan, China(Poster)
  • 年月日: 20081208-20081211
• [学会発表] マイクロプラズマによる青色発光シリコンナノ粒子の合成と表面修飾 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 中牟田崇史, 佐川正記, 岡崎健
  • 学会等名: 化学工学会第40回秋季大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 20080924-20080926
• [学会発表] A single-step plasma synthesis of organically-passivated blue-luminescent silicon nanocrystal (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 中牟田崇史, 荻野智久, 岡崎健
  • 学会等名: Int.Congress on Plasma Physics
  • 発表場所: Fukuoka International Congress Center, Fukuoka(Oral)
  • 年月日: 20080908-20080912
• [学会発表] シリコン量子ドットの表面修飾と化学構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 中牟田崇史, 佐川正記, 野崎智洋, 岡崎健
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] 大気圧プラズマCVDによるカーボンナノチューブ成長メカニズムの解明(2) (2008)
  • 著者名/発表者名: 唐津拓也, 大西空摩, 野崎智洋, 岡崎健
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 中部大学
  • 年月日: 20080902-20080905
• [学会発表] 大気圧プラズマ流が拓く先端ナノテクノロジー (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 日本機械学会年次大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(招待講演)
  • 年月日: 20080803-20080807
• [学会発表] Prospective and Challenges of Hydrogen and Fuels Cell Technology : contribution of Non-thermal Plasma Assisted Fuel Conversion (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 学会等名: 7th Korea-Japan joint workshop on plasma nanotechnology
  • 発表場所: Sungkyunkwan University, Suwon, Korea(招待講演)
  • 年月日: 20080703-20080705
• [学会発表] マイクロプラズマによる青色発光シリコン量子ドットの気相合成と表面修飾 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 荻野智久, 中牟田崇, 岡崎健
  • 学会等名: 第45回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 20080521-20080523
• [学会発表] 大気圧プラズマによるナノマテリアル創成 (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 学会等名: 電気学会講演会
  • 発表場所: 名古屋工業大学(招待講演)
  • 年月日: 2008-11-14
• [図書] Generation and applications of atmospheric pressure plasmas(Synthesis of vertically-aligned single-walled carbon nanotubes using atmospheric pressure plasma enhanced chemical vapour deposition) (2011)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 出版者: Nova Science Pub Inc(in press)
• [図書] 大気圧プラズマの基礎と応用(6.7.6 CNT・ナノ微粒子)(ISBN 978-4-274-20760-0) (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 総ページ数: 365-372
  • 出版者: オーム社
• [図書] Macroscopic Quantities, Nanocrystal Embedded Dielectrics for Electronic and Photonic Devices(19(8))(In-flight Microplasma Synthesis of Luminescent Silicon Quantum Dots) (2009)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋
  • 総ページ数: 3-8
  • 出版者: ECS Transaction
• [図書] Photoluminescence Research Progress(Microplasma Synthesis of Tunable Photoluminescence Si Quantum Dots)(ISBN 978-1-60456-538-6) (2008)
  • 著者名/発表者名: 野崎智洋, 岡崎健
  • 総ページ数: 213-233
  • 出版者: Nova Science Pub Inc
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.plasma.nu/