構造制御された機能性無機化合物薄膜の水溶液プロセスによる作製

水溶液法制备结构可控的功能性无机化合物薄膜

• 批准号: 09750747
• 负责人: 吉田 司
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750747/
• 关键词: 半導体; 薄膜; 化学析出; 電気化学析出; エピタキシャル成長; 硫化カドミウム; 色素; 自己組織化; 水溶液プロセス; 硫化亜鉛

水溶液中での化学的、電気化学的な反応を利用した金属硫化物薄膜の析出に関して、前年度までの薄膜形成機構に関する基礎的検討をさらに掘下げると共に、新規な反応系における薄膜作製についても取り組んだ.チオアセトアミドとカドミウム塩を含む酸性溶液からの硫化カドミウム薄膜作成について、薄膜成長の詳細な速度論的解析を行い,基板上での電気化学的プロトン還元が基板表面状態を制御し、反応中間種となるカドミウム錯体の分解を促して、atom by atomなCdS薄膜の成長が実現されていることが明らかとなった。すなわち本系におけるCdS薄膜の形成はいわゆるメッキプロセスとは異なり、電気化学反応によって誘起された化学析出であると理解される。新規な反応系として金属チオシアナト錯体の電気化学的還元による金属硫化物薄膜の作製に取り組んだ。チオシアナト錯体の分解による溶液中での金属硫化物の形成は起こらないが、これらを電気化学的に還元すると、基板電極上でのみ金属硫化物の析出が起こる。SCN^-イオンのS原子での配位を許容する柔らかい酸であるCd^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Pd^<2+>などはこの反応に従うが、N原子での配位のみを許容する硬い酸のZn^<2+>,In^<3+>については金属硫化物の形成が起こらず、電極反応種の化学構造が硫化物形成に関わっている事が明らかとなった。本系における薄膜成長は溶液中での反応の影響を全く受けないことから、atom by atomな薄膜成長を実現し、CdS(002)//Ni(111)のへテロエピタキシーを可能とした。上記の研究の他、溶液中に共存する化学種による薄膜構造制御にも取り組んだ。硝酸亜鉛水溶液からの酸化亜鉛薄膜のカソード析出において、スルホン酸基を有する水溶性の有機色素を浴中に共存させることにより、これらの色素分子で表面修飾された酸化亜鉛薄膜が得られ、その光電気化学測定から膜中に導入された色素が酸化亜鉛に対する増感剤として機能することが明らかとなった。また、色素分子の吸着はZnOの結晶成長に影響を及ぼし、薄膜の構造を著しく変化させることも明らかとなった。

关于在水溶液中使用化学和电化学反应的金属硫化物薄膜的沉淀，进一步探索了对上一年的薄膜形成机制的基本研究，并且还进行了新反应系统中薄膜的产生。我们对含有硫乙酰胺和镉盐的酸性溶液的薄膜薄膜的薄膜生长进行了详细的动力学分析，并且发现底物上的电化学质子减少在底物的表面状态下控制底物的表面状态，从而促使CADMIUM在薄膜上的分解，从而在薄膜上造成了薄膜的分解，并将其相互作用，并使其相互作用，并在物种中互动，并在物种中互动。换句话说，与所谓的镀层过程不同，该系统中CDS薄膜的形成被认为是由电化学反应引起的化学沉积。作为一种新型的反应系统，我们通过电化学还原金属硫代乳糖酸酯络合物来制备金属硫化物薄膜。由于硫代氨基配合物的分解，没有发生溶液中金属硫化物的形成，而是电化学降低了这些结果，仅在金属硫化物仅在底物电极上沉淀。允许在scn^ions进行配位的软酸，例如cd^<2+>，co^<2+>，ni^<2+>，pd^<2+>等，等等。由于该系统中的薄膜生长根本不受溶液中反应的影响，因此实现了原子薄膜的生长，并且可以实现CDS（002）// Ni（111）的异质膜。除上述研究外，我们还使用在溶液中共存的化学物种来控制薄膜结构。在从硝酸盐水溶液中的氧化锌薄膜的电气模层沉积中，将具有磺酸基团的水溶解有机染料共存，从而在浴缸中共存，从而与这些染料分子和光电解学测量结果一起表面氧化锌薄膜，从而揭示了染料的染料函数，染料均引入了胶片函数。还揭示了染料分子的吸附会影响ZnO的晶体生长，从而导致薄膜结构的显着变化。

项目成果

K.Yamaguchi, T.Yoshida, et al.: "One-Step Electro Deposition of CdS/ZnS Bilayer from an Aqueous Mixture of Cd^<2+> and Zn^<2+>" Journal of Materials Research. (印刷中).

K. Yamaguchi、T. Yoshida 等人：“从 Cd^2+ 和 Zn^2+ 的水性混合物中一步电沉积 CdS/ZnS 双层”《材料研究杂志》。

T.Yoshida, et al: "Chemical Bath Deposition of Band Gap Tailored Indium Sulfide Thin Films" K.Rajeshwar, et al.(Eds.),Proc.Photoelectrochemistry,The Electrochemical Society,Inc.,Pennington,HJ. 97-20. 37-57 (1997)

T.Yoshida 等人：“带隙定制的硫化铟薄膜的化学浴沉积”K.Rajeshwar 等人（编辑），Proc.光电化学，电化学协会，Inc.，Pennington，HJ。

D.Schlettwein, T.Yoshida: "Electrochemical Reduction of Substituted Cobalt Phthalocyanines Adsorbed on Graphite" Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中).

D. Schlettwein、T. Yoshida：“石墨上吸附的取代钴酞菁的电化学还原”电分析化学杂志（正在出版）。

K.Yamaguchi, T.Yoshida,et al.: "One-Step Electrodeposition of CdS/ZnS Bilayer from an Aqueous Mixture of Cd^<2+> and Zn^<2+>" Journal of Materials Research. 13・4. 917-921 (1998)

K. Yamaguchi、T. Yoshida 等人：“从 Cd^<2+> 和 Zn^<2+> 的水混合物中一步电沉积 CdS/ZnS 双层”材料研究杂志 13・4。 917-921 (1998)

T.Yoshida et al.: "Atom-by-Atom Growth of Cadmium Sulfide Thin Films by Electroreduction of Aqueous Cd^<2+>-SCN-Complex" Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中).

T. Yoshida 等人：“通过水性 Cd^2+-SCN-复合物的电还原实现硫化镉薄膜的原子逐原子生长”电分析化学杂志（正在出版）。