アノード酸化にもとづいた複合アニオン化合物作製技術の創生

基于阳极氧化的复合阴离子复合生产技术的创建

• 批准号: 22K05272
• 负责人: 近藤 敏彰
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Aichi University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05272/
• 关键词: アノード酸化; 酸化ガリウム; 金属ガリウム; 単結晶; アニオン; ドーピング; 複合アニオン化合物; 金属酸化物; ナノポーラス; エネルギー変換

金属ガリウムを酸性電解液中にてアノード酸化すると，ガリウム表面にはナノ細孔配列を有するポーラス酸化ガリウム層が形成されることが報告されている。しかし，金属ガリウムのアノード酸化に関する報告の数は，アルミニウムやチタンなど他金属のアノード酸化の場合に比べて非常に少ない。これは金属ガリウムの融点が30℃と他の金属に比べて低く，取り扱いが困難なことに由来すると考えられる。このため，ガリウムのアノード酸化メカニズムは，未だ明らかになっていない。本課題では，まず，金属ガリウムの基本的なアノード酸化挙動について調査を実施した。金属のアノード酸化挙動を調査する場合，研究の初期段階では，単結晶金属がよく用いられる。しかし金属ガリウムの単結晶は販売されておらず，単結晶の作製手法も報告がない。そこで本課題では，単結晶ガリウムの作製方法から検討を始めることとした。詳細な検討の結果，単結晶ガリウムを得ることが出来た。異なる結晶配向の単結晶ガリウムにアノード酸化を施したところ，結晶方向によってナノ細孔の成長方向が異なる様子が観察された。このことからガリウムのアノード酸化により形成されるポーラス酸化ガリウムのナノ細孔の成長方向は，金属ガリウムの結晶方向に大きく依存することが明らかとなった。このような現象は，他金属をアノード酸化する場合では報告がなく，今のところガリウム特有の現象だと考えている。金属のアノード酸化により形成される金属酸化物層には，アノード酸化に用いられる電解液中のアニオンが取り込まれることが知られている。複合アニオン化合物の作製を試みるにあたり，ポーラス酸化ガリウムの組成分析は必要不可欠である。本検討では，ポーラス酸化ガリウムに取り込まれたリン酸アニオンの空間分布を調査した。その結果，リンがサンプル全域にわたって均質に分布している様子が観察された。得られた成果は，国内の学会にて報告した。

据报道，当金属镓在酸性电解质中阳极氧化时，在镓表面形成具有纳米孔排列的多孔氧化镓层。然而，与铝、钛等其他金属的阳极氧化相比，金属镓阳极氧化的报道数量非常少。这被认为是由于金属镓的熔点为30℃，低于其他金属并且难以处理。因此，镓阳极氧化的机理尚未阐明。在这个项目中，我们首先研究了金属镓的基本阳极氧化行为。在研究金属的阳极氧化行为时，通常在研究的早期阶段使用单晶金属。然而，金属镓的单晶还没有商业化，也没有关于制备单晶的方法的报道。因此，在这个项目中，我们决定开始研究制造单晶镓的方法。经过详细研究，我们获得了单晶镓。当对具有不同晶体取向的单晶镓进行阳极氧化时，观察到纳米孔的生长方向根据晶体取向而不同。这些结果表明，通过镓的阳极氧化形成的多孔氧化镓中纳米孔的生长方向很大程度上取决于金属镓的晶体取向。其他金属阳极氧化时还没有报道过这种现象，到目前为止我们认为这是镓特有的现象。已知用于阳极氧化的电解质中的阴离子被引入通过金属的阳极氧化形成的金属氧化物层中。在尝试创建复合阴离子化合物时，多孔氧化镓的成分分析至关重要。在这项研究中，我们研究了多孔氧化镓中磷酸根阴离子的空间分布。结果，观察到磷均匀地分布在整个样品中。所得结果在国内学术会议上作了报告。

项目成果

ガリウムのアノード酸化挙動

镓阳极氧化行为

• 发表时间: 2023
• 作者: 近藤敏彰

アノード酸化による半導体ナノホールアレイの形成と機能化

阳极氧化半导体纳米孔阵列的形成和功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: 近藤敏彰