単層カーボンナノチューブのみで構成される薄膜/バルク界面構造での熱起電力の探索

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23656419
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐藤 義倫 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (30374995)
• 研究分担者: 田路 和幸 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 教授 (10175474)
• 連携研究者: 高橋 英志 東北大学, 大学院・環境科学研究科, 准教授 (90312652)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• キーワード: ナノチューブ・フラーレン / 太陽光発電 / 光物性 / 表面・界面物性 / 熱工学

研究概要

本研究では、高結晶性SWCNT薄膜/バルク膜セルを調製し、その光起電力を調べた。SWCNT薄膜(透過率9.0%)/バルク膜(透過率2.3%)界面構造セルのバルク側(10×10mm^2)に光(100mW/cm^2の太陽光シミュレーター)を照射すると、光起電力0.90mVが発生した。ゼーベック係数は+66.4μV/Kと見積もられ、SWCNTのキャリヤは正孔であった。また、セルのI-V曲線は線形を示し、薄膜/バルク界面はショットキー接合ではなく、オーミック接合であった。SWCNT薄膜/バルク界面構造セルにおける光起電力は、光励起された電子が熱に変換されたことにより発生さられる温度差に由来する熱起電力であると考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrogen physisorption and site blocking on single-walled carbon nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: S. -K. Lee, S. Iwata, S. Ogura, Y. Sato, K.Tohji, K. Fukutani
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 606巻 ページ: 293-296
  • DOI: DOI:10.1016/j.susc.2011.10.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of the structure of the nanotube on mechanical properties of binder-free multi-walledcarbon nanotube solids (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Sato, Hikaru Nishizaka, Shunichi Sawano, Atsushi Yoshinaka, Kazutaka Hirano, Shinji Hashiguchi, Takayuki Arie, Seiji Akita, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida, Hisamichi Kimura, Kenichi Motomiya, Kazuyuki Tohji
  • 雑誌名: Carbon 巻: 50巻 ページ: 34-39
  • DOI: DOI:10.1016/j. carbon.2011.07.047
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron-Assisted Transformation to Rod-Like Graphitic Carbons from Multi-Walled Carbon Nanotubes in Boron-Mixed Multi-Walled Carbon Nanotube Solids (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshinori Sato, Hikaru Nishizaka, Kenichi Motomiya, Go Yamamoto, Akira Okubo, Hisamichi Kimura, Mikio Ishikuro, Kazuaki Wagatsuma, Toshiyuki Hashida, Kazuyuki Tohji
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 3巻 ページ: 2431-2439
  • DOI: DOI:10.1021/am200335n
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of carbon structure of the anode on the production of graphite in single-walled carbon nanotube soot synthesized by arc discharge using a Fe-Ni-S catalyst (2011)
  • 著者名/発表者名: Hikaru Nishizaka, Masaru Namura, Kenichi Motomiya, Yasumasa Ogawa, Yasuo Udaga, Kazuyuki Tohji, Yoshinori Sato
  • 雑誌名: Carbon 巻: 49巻 ページ: 3607-3614
  • DOI: DOI:10.1016/j.carbon.2011.04.063
  • 査読あり
• [雑誌論文] カーボンナノチューブ-ホウ素焼結体中に含まれる無定形ホウ素と炭化ホウ素の形態別分離定量 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石黒三岐雄,佐藤義倫,田路和幸,我妻和明
  • 雑誌名: 分析化学 巻: 60巻 ページ: 807-811
  • DOI: DOI:10.2116/bunsekikagaku.60.807
  • 査読あり
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブ膜の光熱起電力特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 榊原甫,佐藤義倫,伊野浩介,伊藤暁彦,末永智一,後藤孝,本宮憲一,田路和幸
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • URL: http://fullerene-jp.org/jp/sympo44/
  • 発表場所: 文京区,東京都
  • 年月日: 2013-03-13
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブを用いた光起電力材料の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 榊原甫,佐藤義倫,伊野浩介,伊藤暁彦,塗溶,後藤孝,末永智一,田路和幸
  • 学会等名: 第5回資源・素材学会東北支部若手の会
  • URL: http://www.mmij.or.jp/branch/001/wakate.html
  • 発表場所: 大潟村,秋田県
  • 年月日: 2012-10-12
• [学会発表] 単層カーボンナノチューブを用いた光起電力材料の探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 榊原甫,佐藤義倫,伊野浩介,伊藤暁彦,塗溶,後藤孝,末永智一,田路和幸
  • 学会等名: 平成24年度資源・素材学会東北支部春季大会
  • URL: http://www.mmij.or.jp/branch/001/info.html
  • 発表場所: 仙台市,宮城県
  • 年月日: 2012-06-22
• [備考] 1.佐藤義倫,高結晶単層カーボンナノチューブを用いた可視・近赤外光応答型光熱蓄電池の創製に関する研究,平成24年度石田(實)記念財団研究奨励賞,2012年11月16日. 〔受賞〕
  • URL: http://www.ishida- kinenzaidan.or.jp/
• [備考] 2.榊原甫,佐藤義倫,伊野浩介,伊藤暁彦,塗溶,後藤孝,末永智一,田路和幸,単層カーボンナノチューブを用いた光起電力材料の探索,平成24年度資源・素材学会東北支部春季大会ポスター賞(銅賞),2012年6月22日. 〔受賞〕
  • URL: http://www.mmij.or.jp/branch/001/info.html