Anion engineering of atomically- thin oxide sheets and development of dielectric materials for next-generation electric devices

原子薄氧化物片的阴离子工程和下一代电子器件介电材料的开发

• 批准号: 22H01907
• 负责人: 小林 亮
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01907/
• 关键词: ナノシート; 酸窒化物; 酸フッ化物; 誘電体; 原子膜; 原子層材料

2022年度は，（１）窒化度を制御した酸窒化チタンおよび酸窒化ペロブスカイトナノシートの合成方法の検討，（２）酸フッ化ペロブスカイト固溶体ナノシートの合成，（３）ナノシートの電子構造評価，を実施した．（１）前駆層状化合物の窒化条件を変えることでその剥離によって得られるナノシートの窒化度制御を試みた．酸窒化チタンでは，合成条件による窒化度の違いはほとんど見られなかった一方で，酸窒化ペロブスカイトでは，窒化時に加える炭酸塩の量を増加させると，窒化度が高くなることが確認された．また窒化処理により，剥離が容易なDion-Jacobson相から剥離が困難なRuddlesden-Popper相への転移が窒化と共に進行するが，洗浄によりDion-Jacobson相へ戻ることが明らかとなった．これら一連の実験により，窒化度を制御した単結晶性酸窒化ペロブスカイトナノシートの合成に成功した．（２）既報のSrNb2O6F－ナノシートの合成を参考にし，(Ca, Sr)(Nb, Ta)2O6F－ナノシートの合成を試みた．合成条件の調節することにより，SrTa2O6F－ナノシートを作製に成功し，また，Nb体と同様に，そのコロイド溶液が，近紫外領域に発光を示すことが示唆された．Ca体においては異相が析出してしまうことから，合成条件の更なる検討が必要であった．（３）導電性基板に積層させたナノシートを用いて，紫外および逆光電子分光，反射電子エネルギー分光による電子構造評価を試みた．膜厚が薄い場合は基板の影響が，膜厚が厚い場合はチャージアップによる影響が確認された．加えて，文献調査などにより，基板とシートの相互作用による影響も加味しなければならないことが示唆され，更なる検討が必要であることが明らかとなった．

在2022财年，我们进行了（1）控制氮化度的氮氧化钛和钙钛矿氮氧化物纳米片的合成方法的研究，（2）氟代钙钛矿固溶体纳米片的合成，以及（3）纳米片电子结构的评估。 ．． (1)我们尝试通过改变前体层状化合物的氮化条件来控制剥离获得的纳米片的氮化程度。对于氮氧化钛，根据合成条件，氮化程度几乎没有差异，而对于钙钛矿氮氧化物，已证实增加氮化过程中添加的碳酸盐的量会增加氮化程度。还表明，从易于剥离的Dion-Jacobson相到难以剥离的Ruddlesden-Popper相的转变随着氮化而进行，但在洗涤后又返回到Dion-Jacobson相。通过这一系列的实验，我们成功合成了氮化程度可控的单晶氧氮化物钙钛矿纳米片。 (2)我们参考之前报道的SrNb2O6F-纳米片的合成尝试合成(Ca,Sr)(Nb,Ta)2O6F-纳米片。通过调整合成条件，成功制备了SrTa2O6F纳米片，并且其胶体溶液在近紫外区发光，类似于铌体。由于不同的相以 Ca 形式沉淀，因此有必要进一步研究合成条件。 (3) 使用层压在导电基底上的纳米片，我们尝试通过紫外、背光电子能谱和反射电子能谱来评估电子结构。已确认，当膜较薄时，该影响是由于基材造成的，而当膜较厚时，则是由于充电造成的影响。此外，文献综述表明必须考虑基材和片材之间相互作用的影响，并且很明显需要进一步研究。

项目成果

層状ペロブスカイトKCa2NaNb4O13のフラックス結晶成長と剥離ナノシート化

层状钙钛矿 KCa2NaNb4O13 的助熔晶体生长和剥离成纳米片

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤雄太;小林 亮;山本瑛祐;長田 実
• 通讯作者: 長田 実

Band Engineering of Inorganic Nanosheets via Anion-substitution

通过阴离子取代进行无机纳米片的能带工程

• 发表时间: 2022
• 作者: Makoto Kobayashi;Eisuke Yamamoto;Minoru Osada
• 通讯作者: Minoru Osada

非線形光学特性を有するカチオン性酸フッ化ビスマスナノシートの合成

具有非线性光学性质的阳离子氟化铋纳米片的合成

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林 亮;田坂 翼;山本瑛祐;長田 実
• 通讯作者: 長田 実

Dion-Jacobson型層状ペロブスカイトRbBi1－xLaxNb2O7の合成と剥離ナノシート化

Dion-Jacobson 层状钙钛矿 RbBi1-xLaxNb2O7 的合成和剥离成纳米片

• 发表时间: 2022
• 作者: 大原幹生;小林 亮;山本瑛祐;長田 実
• 通讯作者: 長田 実

水溶液プロセスによる無機結晶の構造形態制御と高機能化

通过水溶液工艺控制无机晶体的结构形态和高功能性

• 发表时间: 2022
• 期刊: 東海化学工業会会報
• 作者: Kobayashi Makoto;Tasaka Tsubasa;Yamamoto Eisuke;Osada Minoru;H. Tanaka;小林亮
• 通讯作者: 小林亮