超臨界流体反応を用いた化合物半導体モノレイヤの量産法の構築と光学特性制御

利用超临界流体反应构建化合物半导体单层的量产方法及光学性质的控制

基本信息

批准号：
15J05197
负责人：
中安祐太
金额：
$ 1.6万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、二次元金属カルコゲナイド材料が太陽電池や二次電池を始めとした多様なエネルギーデバイスに用いられている。持続可能な社会の構築のためには、デバイスそのものの特性も重要であるが、材料合成プロセスにおいても環境調和性に優れたものに置き換えていくことが重要である。一般的に、これらの金属カルコゲナイドの合成のためには、猛毒ガスである硫化水素・セレン化水素を原料として用いた硫化・セレン化プロセスが適用される。本研究では、環境調和性に優れた安全・安価な二次元金属カルコゲナイド合成プロセスの構築のために、還元雰囲気である超臨界エタノールを反応場として用いることを提案した。溶解性と拡散性に優れた超臨界流体を用いることで、300～400℃において液体である硫黄とセレン単体を、流体中に溶解させながら高い拡散性を有することを可能にした。また、超臨界エタノールの還元性を用いることで、金属酸化物から二次元金属カルコゲナイドへの低温・高速でのコンバージョンを実現した。この高温・高圧還元場における金属酸化物から金属カルコゲナイドへの変換反応は、海底熱水場の条件を参考にしている。さらに、原料の硫黄とセレン単体の投入量を変化させることで、金属カルコゲナイドの硫黄/セレン組成の制御を可能にした。当該年度の前半は、本プロセスで合成されたサンプルの光学物性の測定を行った。その結果、合成されたサンプルの硫黄/セレン組成の変化により、光学物性の変化が見られた。本年度の後半は、研究課題の総括を行うとともに、国際学術論文の執筆を行った。現在、国際学術誌に投稿中である。

近年来，在包括太阳能电池和辅助电池在内的各种能源设备中都使用了二维金属硫化盐材料。为了建立一个可持续的社会，设备本身的特征很重要，但是用高度环保的材料综合过程代替材料合成过程也很重要。通常，为了合成这些金属葡萄构化，使用硫化氢和硒化氢的硫化/硒化过程，这些硫化氢和硒化氢（如原材料）是剧毒的气体。在这项研究中，我们建议使用超临界乙醇，这是一种还原的大气，作为反应场，作为反应场，以构建具有出色环境兼容的安全且廉价的二维金属金属葡萄糖核化合物合成过程。通过使用具有出色溶解度和扩散性的超临界流体，可以在300-400°C的液体中单独溶解液体硫和硒，在300-400°C下单独溶解液体硫和硒。通过将超临界乙醇的降低特性从金属氧化物中的降低到二维金属链发育量，并在低温下降低了高度的高度，并具有较高的速度乙醇的性能。在这个高温和高压还原场中，金属氧化物与金属硫化基质的转化反应是基于水下水热场的条件。此外，通过改变原材料的硫和硒输入的量，可以控制金属辣椒剂的硫/硒组成。在财政年度的上半年，测量了此过程中合成的样品的光学性质。结果，由于合成样品的硫/硒组成的变化，观察到光学性质的变化。在今年下半年，我总结了我的研究主题并撰写了国际学术论文。目前被发布到国际学术期刊上。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

超臨界流体反応場で高速合成された MoS2(1-x)Se2xの構造評価と水素発生触媒活性

超临界流体反应场快速合成MoS2(1-x)Se2x的结构评价及产氢催化活性

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
中安祐太;安井容二;谷木良輔;笘居高明;本間格
通讯作者：
本間格

Conversion from amorphous Cu-Zn-Sn-oxide film to highly crystalline Cu2ZnSn(S,Se)4 film by chalcogenization reaction in supercritical ethanol

超临界乙醇中硫属化反应将非晶 Cu-Zn-Sn 氧化物薄膜转化为高结晶 Cu2ZnSn(S,Se)4 薄膜

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuta Nakayasu;Takaaki Tomai;Nobuto Oka;Kanako Shojiki;Shigeyuki Kuboya;Ryuji Katayama;Masatomo Sumiya;Itaru Honma
通讯作者：
Itaru Honma

Environmentally-Friendly Synthesis of Metal Chalcogenide Nanomaterials for Energy Conversion Devices Employing Supercritical Fluid Processing

采用超临界流体工艺环保合成用于能量转换器件的金属硫族化物纳米材料