• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実績報告書

貴金属ナノ粒子のシリコンへの無電解析出のグリーンサステイナブル展開

研究課題

研究課題/領域番号 26289276
研究機関兵庫県立大学

研究代表者

八重 真治  兵庫県立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00239716)

研究分担者 福室 直樹  兵庫県立大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10347528)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワード材料加工・処理 / めっき / 太陽電池 / 廃棄物再資源化 / 表面状態評価 / 核形成 / 接合信頼性 / 走査プローブ顕微鏡
研究実績の概要

貴金属ナノ粒子のシリコンへの無電解置換析出は、金属イオンを含むフッ化水素酸にシリコンウェーハを浸すだけの簡単なプロセスで、金属微粒子援用エッチングによる太陽電池の無反射化やシリコンナノワイヤー製造に利用されている。申請者らは、貴金属ナノ粒子析出初期過程の解明を目的とした基礎研究と、太陽電池の無反射化、太陽光水素製造、シリコン上への信頼性の高い金属薄膜および配線の形成、廃棄物からの貴金属回収などを目的とした応用研究を行ってきた。本研究では、基礎研究の深化と応用研究の進展により、析出機構の詳細を解明し、半導体産業の製造時の廃棄物を利用して貴金属を回収するリサイクルプロセス、シリコンデバイスの電極形成の省エネルギー省資源化、高効率低コストなシリコン太陽電池の製造を図り、本技術をグリーンサステイナブルに展開することを目的とする。
本年度は、前年度に引き続いて、基礎的な課題に重点を置いて無電解置換析出の詳細を解明するための研究を推進するとともに、太陽電池の高効率化、貴金属の回収などの応用研究に取り組んだ。
金および銀の無電解置換析出の初期過程について、原子間力顕微鏡を用いた解析を行い、銀の析出-溶解-再析出過程と金の初期核形成過程の観察に成功した。また、シリコンの表面状態と白金析出初期過程の関係を明らかにすると共に透過電子顕微鏡観察とX線光電子分光により金ナノ粒子とシリコンの界面の状態を解析した。
無電解置換析出により形成した銀ナノ粒子を用いる金属援用エッチングにより、シリコン表面にナノホールアレイを形成することで表面の光反射率を低減し、太陽電池の光電流密度増大に成功するとともにナノホールアレイが光学薄膜として機能していることを明らかにした。また、フッ化水素酸を用いない新たな貴金属回収法を開発した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

基礎研究と応用研究の双方で、期待した成果が得られている。特に、太陽電池研究では実用太陽電池セルを用いて光電流増大に成功した。また、シリコン上への無電解めっき膜形成では、昨年度に引き続いて、めっき膜とシリコン界面の組織構造と化学状態の解析が進捗し、金による特異的な密着性発揮の機構解明が進んだ。これによって、ベストペーパー賞を受賞するとともに、特許実施企業によるサンプル出荷が開始されるなど大きな進展があった。これらは基礎および応用の観点から評価に値すると判断している。
一方で、走査プローブ顕微鏡では、大気中での形態観察により金属ナノ粒子初期析出過程の解析に多く貢献したものの、溶液中での観察は難度が高いばかりでは無く大気中観察結果などから当初期待した成果は得られにくいことが明らかとなった。
これらのことから、現在までの達成度は上記の区分とした。

今後の研究の推進方策

4年間の研究実施期間の後半に入り、前半の基礎的な課題への取り組みを継続しながら、応用的な課題への取り組みに特に重点を置いて研究を推進する。特に、貴金属の回収では工業的な実施にむけた課題を認識しながら、その基礎となる本研究を推進する。無電解めっき膜形成では、シリコン上への実用的な電極形成法として技術を確立するために、コンタクト抵抗や熱安定性などの評価と向上に努める。
基礎的な検討では、貴金属析出の選択性の機構解明に注力する。熱力学的には、卑金属の析出可能であり、その機構は明確ではない。本研究で得られたシリコン表面状態の影響などの知見を活かしながら、シリコン上への選択的な貴金属析出の機構を明らかにしたい。

次年度使用額が生じた理由

概ね実施計画通りに研究を遂行した結果、少額の次年度使用額が発生した。

次年度使用額の使用計画

物品購入費などに充当して使用する。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 4件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (3件) 産業財産権 (4件) (うち外国 2件)

  • [雑誌論文] アルゴンプラズマエッチングを施した単結晶シリコン上に無電解置換析出する白金微粒子の数密度2016

    • 著者名/発表者名
      萩原泰三, 藤原良太,松田貴士, 山川加能,福室直樹, 八重真治
    • 雑誌名

      表面技術

      巻: 67 ページ: 34-39

    • DOI

      10.4139/sfj.67.34

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Quartz Crystal Microbalance Study of The Electrodeposition of Platinum2015

    • 著者名/発表者名
      Taizo Hagihara, Kazumasa Yaori, Keishiro Iwakura, Naoki Fukumuro, and Shinji Yae
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 176 ページ: 65-69

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2015.06.127

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] シリコンウェーハ上への直接無電解めっき2015

    • 著者名/発表者名
      八重真治,山田直輝,阪本 進,福室直樹
    • 雑誌名

      MES2015 (第25回マイクロエレクトロニクスシンポジウム) 論文集

      巻: なし ページ: 63-66

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Catalytic Activity of Ru for Metal-Assisted Etching of Si2015

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sadakane, Kano Yamakawa, Naoki Fukumuro, and Shinji Yae
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 69(2) ページ: 179-184

    • DOI

      10.1149/06902.0179ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Optical Property of Porous Silicon Produced By Metal-Assisted Etching2015

    • 著者名/発表者名
      Kano Yamakawa, Susumu Sakamoto, Naoki Fukumuro, and Shinji Yae
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 69(2) ページ: 185-191

    • DOI

      10.1149/06902.0185ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Epitaxial Growth of Gold Nanoparticles on Si Substrates on Adhesion of Electrolessly Deposited Metal Films2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamada, Hiroyuki Atsushiba, Susumu Sakamoto, Naoki Fukumuro, and Shinji Yae
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 69(39) ページ: 59-63

    • DOI

      10.1149/06939.0059ecst

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Thin Porous Silicon Produced By Metal-Assisted Etching2016

    • 著者名/発表者名
      S. Yae
    • 学会等名
      PRiME2016
    • 発表場所
      羽合コンベンションセンター アメリカ合衆国ハワイ州ホノルル
    • 年月日
      2016-10-02 – 2016-10-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 単結晶SiおよびSiCウェーハ上への直接無電解めっき2016

    • 著者名/発表者名
      八重真治
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 関西ワークショップ2016
    • 発表場所
      ラフォーレ琵琶湖 滋賀県守山市
    • 年月日
      2016-07-14 – 2016-07-16
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコン上への貴金属ナノ粒子の無電解析出とその金属薄膜形成への応用2016

    • 著者名/発表者名
      八重真治
    • 学会等名
      第79回新無機膜研究会
    • 発表場所
      龍谷大学梅田キャンパス 大阪府大阪市
    • 年月日
      2016-06-06 – 2016-06-06
    • 招待講演
  • [学会発表] シリコンの金属援用エッチングにおけるルテニウムとパラジウムの特異な触媒活性2016

    • 著者名/発表者名
      定金 大介, 八重 真治
    • 学会等名
      第5回JACI/GSCシンポジウム
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル神戸 兵庫県神戸市
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-03
  • [学会発表] シリコン上への金ナノ粒子の無電解エピ成長と電極形成2016

    • 著者名/発表者名
      山田直輝, 阪本 進, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      第5回JACI/GSCシンポジウム
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル神戸 兵庫県神戸市
    • 年月日
      2016-06-02 – 2016-06-03
  • [学会発表] 白金電析のEQCM解析-水素吸着の影響2016

    • 著者名/発表者名
      八重 真治,萩原 泰三,横山 綾乃,岡本 真,福室 直樹
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学吹田学舎 大阪府吹田市
    • 年月日
      2016-03-29 – 2016-03-31
  • [学会発表] シリコンおよびシリコンカーバイトへの無電解めっき2016

    • 著者名/発表者名
      八重真治、福室直樹
    • 学会等名
      日本金属学会第158回講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス 東京都
    • 年月日
      2016-03-23 – 2016-03-25
    • 招待講演
  • [学会発表] 多孔質シリコン層を利用した光反射防止による太陽電池の高効率化2016

    • 著者名/発表者名
      八重真治, 山川加能, 阪本 進
    • 学会等名
      表面技術協会第133回講演大会
    • 発表場所
      早稲田大学 東京都新宿区
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-23
  • [学会発表] シリコン粉末上への無電解置換析出を利用した貴金属回収2016

    • 著者名/発表者名
      八重 真治, 小神 優里奈, 福田 健二
    • 学会等名
      表面技術協会第133回講演大会
    • 発表場所
      早稲田大学 東京都新宿区
    • 年月日
      2016-03-22 – 2016-03-23
  • [学会発表] 白金電析に及ぼす吸着水素の影響2015

    • 著者名/発表者名
      横山綾乃、萩原泰三、唐津晋也、福室直樹、八重真治
    • 学会等名
      Cat-on-Cat Symposium in Himeji 2015 「分子認識と触媒が先導する物質変換とセンシング」
    • 発表場所
      じばさんビル 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-10
  • [学会発表] シリコン上への金ナノ粒子触媒のエピタキシャル成長2015

    • 著者名/発表者名
      山田直輝, 阪本 進, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      Cat-on-Cat Symposium in Himeji 2015 「分子認識と触媒が先導する物質変換とセンシング」
    • 発表場所
      じばさんビル 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2015-12-10 – 2015-12-10
  • [学会発表] 塩基性溶液を用いたシリコン上への無電解置換析出による貴金属回収2015

    • 著者名/発表者名
      小神優里奈,福田健二,八重真治,福室直樹
    • 学会等名
      第17回関西表面技術フォーラム
    • 発表場所
      甲南大学ポートアイランドキャンパス 兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-11-26 – 2015-11-27
  • [学会発表] 金属援用エッチングを用いて形成したシリコンホールアレイの光学特性2015

    • 著者名/発表者名
      山川加能, 阪本 進, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      第32回金属のアノード酸化皮膜の機能化部会(ARS)姫路コンファレンス
    • 発表場所
      ニューサンピア姫路 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
  • [学会発表] Ruを用いたSiの金属援用エッチング2015

    • 著者名/発表者名
      定金大介, 山川加能, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      第32回金属のアノード酸化皮膜の機能化部会(ARS)姫路コンファレンス
    • 発表場所
      ニューサンピア姫路 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
  • [学会発表] 無電解置換析出におけるSiの局部アノード溶解2015

    • 著者名/発表者名
      木戸 茜, 岸野りさ, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      第32回金属のアノード酸化皮膜の機能化部会(ARS)姫路コンファレンス
    • 発表場所
      ニューサンピア姫路 兵庫県姫路市
    • 年月日
      2015-11-05 – 2015-11-06
  • [学会発表] 白金電析の電気化学水晶振動子マイクロバランス(EQCM)による解析2015

    • 著者名/発表者名
      八重真治、福室直樹
    • 学会等名
      電気鍍金研究会10月研究例会
    • 発表場所
      大阪鍍金会館 大阪府大阪市
    • 年月日
      2015-10-28 – 2015-10-28
    • 招待講演
  • [学会発表] Catalytic Activity of Ru for Metal-Assisted Etching of Si2015

    • 著者名/発表者名
      D. Sadakane, K. Yamakawa, N. Fukumuro, and S. Yae
    • 学会等名
      228th ECS Meeting
    • 発表場所
      アメリカ合衆国 アリゾナ州 フェニックス
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal-Assisted Etching of Silicon: Activity of Metal Catalysts and Control of Porous Structure2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yae, N. Fukumuro, and S. Sakamoto
    • 学会等名
      228th ECS Meeting
    • 発表場所
      アメリカ合衆国 アリゾナ州 フェニックス
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Optical Property of Porous Silicon Produced By Metal-Assisted Etching2015

    • 著者名/発表者名
      K. Yamakawa, S. Sakamoto, N. Fukumuro, and S. Yae
    • 学会等名
      228th ECS Meeting
    • 発表場所
      アメリカ合衆国 アリゾナ州 フェニックス
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-16
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Epitaxial Growth of Gold Nanoparticles on Si Substrates on Adhesion of Electrolessly Deposited Metal Films2015

    • 著者名/発表者名
      Naoki Yamada, Hiroyuki Atsushiba, Susumu Sakamoto, Naoki Fukumuro, and Shinji Yae
    • 学会等名
      228th ECS Meeting
    • 発表場所
      アメリカ合衆国 アリゾナ州 フェニックス
    • 年月日
      2015-10-11 – 2015-10-16
    • 国際学会
  • [学会発表] 金ナノ粒子を触媒として無電解めっき膜を形成した単結晶シリコンの界面構造2015

    • 著者名/発表者名
      山田直輝,阪本 進,福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      2015年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      埼玉工業大学 埼玉県深谷市
    • 年月日
      2015-09-11 – 2015-09-12
  • [学会発表] Siの金属援用エッチングにおけるRuの触媒活性2015

    • 著者名/発表者名
      定金大介, 山川加能, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      表面技術協会第132回講演大会
    • 発表場所
      信州大学 長野県長野市
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-10
  • [学会発表] SiC上への無電解めっき膜の形成2015

    • 著者名/発表者名
      山田直輝, 定金大介, 福田健二, 阪本 進, 福室直樹, 八重真治
    • 学会等名
      表面技術協会第132回講演大会
    • 発表場所
      信州大学 長野県長野市
    • 年月日
      2015-09-09 – 2015-09-10
  • [学会発表] シリコンウェーハ上への直接無電解めっき2015

    • 著者名/発表者名
      八重真治, 山田直輝, 阪本 進, 福室直樹
    • 学会等名
      エレクトロニクス実装学会 第25回マイクロエレクトロニクスシンポジウム
    • 発表場所
      大阪大学吹田学舎 大阪府吹田市
    • 年月日
      2015-09-02 – 2015-09-03
  • [学会発表] 無電解置換析出によるシリコン上への金のエピタキシャル成長2015

    • 著者名/発表者名
      山田直輝、福室直樹、八重真治
    • 学会等名
      第71回マテリアルズ・テーラリング研究会
    • 発表場所
      軽井沢町研修所 長野県軽井沢町
    • 年月日
      2015-08-06 – 2015-08-08
  • [学会発表] めっき廃液などからの低コスト高効率な貴金属回収技術の開発2015

    • 著者名/発表者名
      八重真治,福室直樹
    • 学会等名
      2015年 関西表面技術シンポジウム
    • 発表場所
      大阪鍍金会館 大阪府大阪市東成区
    • 年月日
      2015-07-22 – 2015-07-22
  • [図書] Electroless Displacement Deposition of Gold from Aqueous Source —Recovery from Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) using Waste Silicon Powder, in The Recovery of Gold from Secondary Sources, Edited by Syed Sabir, Ch. 32016

    • 著者名/発表者名
      Kenji Fukuda and Shinji Yae
    • 総ページ数
      pp. 57-94 分担執筆
    • 出版者
      Imperial College Press, London
  • [備考] 兵庫県立大学大学院工学研究科化学工学専攻 表面エネルギー化学研究グループ

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/group/group39/index.html

  • [備考] 兵庫県立大学 大学院工学研究科 学部・研究科案内 教員詳細

    • URL

      http://www.eng.u-hyogo.ac.jp/outline/faculty/yae/index.html

  • [備考] 兵庫県立大学 研究者データベース

    • URL

      http://kyoin.u-hyogo.ac.jp/staff/eng/yae/

  • [産業財産権] 金属の回収方法、金属回収装置、金属回収システム、及び金属粒子の製造2016

    • 発明者名
      八重真治
    • 権利者名
      兵庫県立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      PCT/JP2016/060013
    • 出願年月日
      2016-03-29
    • 外国
  • [産業財産権] 複合材料及びその製造方法、並びにその製造装置2015

    • 発明者名
      八重真治、阪本進、福田健二
    • 権利者名
      兵庫県立大学、日本オイコス株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-130292
    • 出願年月日
      2015-06-29
  • [産業財産権] 金属の回収方法、金属回収装置、金属回収システム、及び金属粒子の製造2015

    • 発明者名
      八重真治
    • 権利者名
      兵庫県立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2015-207102
    • 出願年月日
      2015-10-21
  • [産業財産権] 金属の回収方法及び金属の回収システム、並びに溶液の再生方法及び溶液の再利用システム2015

    • 発明者名
      八重真治
    • 権利者名
      兵庫県立大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      WO2015-163132
    • 出願年月日
      2015-04-06
    • 外国

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi