ヘリウム誘起金属ファズ（綿毛）への複合化合物積層による高機能性光応答の発現

通过将复杂化合物层压到氦诱导的金属绒毛（绒毛）上开发高功能光响应

基本信息

批准号：
21K18617
负责人：
梶田信
金额：
$ 3.99万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ヘリウム（He）プラズマ処理は、表面にナノ構造を形成し、表面の化学的性質を変化させる多用途なツールである可能性がある。本研究では、バナジウム（V）薄膜をヘリウムプラズマに曝し、モルフォロジーと表面特性の変化を調査した。表面モルフォロジーを変化させることができる照射条件を特定した。ヘリウムプラズマ照射中に、試料カバーのモリブデン（Mo）が堆積し、複合的なナノ構造光電極（V2O5/MoO3)の形成が起こった。プラズマ処理により、光電気化学（PEC）性能は3倍に向上した。表面積の増加に加え、異種・複合構造、酸素空孔、V6O13等の還元酸化物などの形成により、電荷移動抵抗が減少し、PEC性能の向上に寄与していることが明らかになった。本研究は、PEC水分解用電極の性能を向上させるために、Heプラズマを利用することで様々な道が開けることを示唆するものとなった。Heプラズマ照射のワンステッププロセスで、表面モルフォロジーの制御、複合材料の形成、空孔の誘導が可能であることがわかった。加えて、直線型プラズマ装置NAGDIS-IIにおいて、厚さ100nmのタングステン薄膜に高密度ヘリウムプラズマを照射し、繊維状ナノ構造（FN）を合成した。ヘリウムプラズマ照射後、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、集束イオンビーム走査型電子顕微鏡で試料断面を観察した。短い照射時間により、ナノ構造層の厚さが大きく増加することが示された。また、ヘリウムプラズマに短時間曝露しても、光吸収率は高いままであった。繊維状ナノ構造体を生成するための既存の作成方法では、照射時間が非常に長くなるが、この薄膜の使用により、ナノ構造成長の処理時間を短縮することができ、商業生産に有益であると考えられる。

氦 (He) 等离子体处理是一种多功能工具，可在表面形成纳米结构并改变表面化学性质。在这项研究中，我们将钒 (V) 薄膜暴露于氦等离子体中，并研究其形态和表面性质的变化。我们确定了可以改变表面形态的照射条件。在氦等离子体照射过程中，样品盖上的钼（Mo）沉积，从而形成复合纳米结构光电极（V2O5/MoO3）。等离子处理将光电化学 (PEC) 性能提高了三倍。除了表面积的增加之外，还发现异质/复合结构、氧空位和还原氧化物（例如 V6O13）的形成可以降低电荷转移电阻并有助于提高 PEC 性能。这项研究表明，He 等离子体的使用可以为提高 PEC 水分解电极的性能开辟多种途径。我们发现氦等离子体辐照的一步过程可以控制表面形态、形成复合材料并诱导空位。此外，使用线性等离子体装置NAGDIS-II，通过用高密度氦等离子体照射100 nm厚的钨薄膜来合成纤维纳米结构（FN）。氦等离子体照射后，使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、聚焦离子束扫描电子显微镜观察样品的截面。短照射时间被证明可以显着增加纳米结构层的厚度。此外，即使在短期暴露于氦等离子体后，光吸收率仍保持较高水平。现有的用于生产纤维纳米结构的制造方法需要很长的照射时间，但使用这种薄膜可以缩短纳米结构生长的处理时间，这有利于商业化生产。

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）

Increased Photoelectrochemical Performance of Vanadium Oxide Thin Film by Helium Plasma Treatment with Auxiliary Molybdenum Deposition

DOI：
10.1002/aesr.202200141
发表时间：
2023-01
期刊：
Advanced Energy and Sustainability Research
影响因子：
0
作者：
S. Kajita;Tomoki Eda;Shuangyuan Feng;Hirohiko Tanaka;A. Bieberle‐Hütter;N. Ohno
通讯作者：
S. Kajita;Tomoki Eda;Shuangyuan Feng;Hirohiko Tanaka;A. Bieberle‐Hütter;N. Ohno

Enhanced photocatalytic ethylene decomposition with anatase-rutile mixed nanostructures formed by He plasma treatment

DOI：
10.1016/j.jphotochem.2021.113420
发表时间：
2021-07-08
期刊：
JOURNAL OF PHOTOCHEMISTRY AND PHOTOBIOLOGY A-CHEMISTRY
影响因子：
4.3
作者：
Kajita, Shin;Miyaguchi, Kazuya;Ohno, Noriyasu
通讯作者：
Ohno, Noriyasu

Growth of fiberform nanostructures on metal surfaces by helium plasma irradiation

DOI：
10.1063/5.0123430
发表时间：
2022-11-14
期刊：
JOURNAL OF APPLIED PHYSICS
影响因子：
3.2
作者：
Kajita, Shin;Ito, Atsushi M.;Ibano, Kenzo
通讯作者：
Ibano, Kenzo

Structural Correlation of Random Lasing Performance in Plasma-Induced Surface-Modified Gallium Nitride

DOI：
10.1021/acsaom.2c00085
发表时间：
2022-12
期刊：
ACS Applied Optical Materials
影响因子：
0
作者：
Q. Shi;H. Fujiwara;S. Kajita;R. Yasuhara;Hirohiko Tanaka;N. Ohno;H. Uehara
通讯作者：
Q. Shi;H. Fujiwara;S. Kajita;R. Yasuhara;Hirohiko Tanaka;N. Ohno;H. Uehara

DIFFER研究所(オランダ)

DIFFER 研究所（荷兰）