Novel electronic properties of layered carbon nitride as a two-dimensional material

层状氮化碳作为二维材料的新颖电子特性

• 批准号: 21K04838
• 负责人: 羽渕 仁恵
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Gifu National College 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: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04838/
• 关键词: 窒化炭素; 二次元物質; 層状物質; 半導体

層状窒化炭素は、窒素と炭素による二次元シートが層状に重なった物質で、水の水素と酸素への分解などの光触媒作用を示す半導体として注目されている。通常、層状窒化炭素は メラミン等の熱重合により粉末状態で得られるが、半導体としてエレクトロニクス分野に応用するためには薄膜合成が不可欠である。本研究では熱化学気相成長法（熱CVD）により層状窒化炭素薄膜を合成し二次元物質として発現する新しい電子物性を明らかにすることが目的である。熱CVDでの合成圧力を10から480kPaまでの範囲で変化させて薄膜を合成した。合成圧力を高くするとCNシートの配向性がよくなり、X線回折による(001)面のロッキンキングカーブから計算したモザイクスプレッド(CNシートの揺らぎの度合い)は480kPaでは7.8°まで下がった。一方で合成圧力を大気圧以下にすると結晶性は悪くなるが光感度は向上した。従来、薄膜の初期成長はアモルファス的な窒化炭素が観測されたが、合成の温度をパラメータとして複数実験を行った結果、成膜初期の段階でも層状窒化炭素が成長できるを確認した。これにより薄い膜(5nm以下)も合成が可能になった。窒化炭素薄膜の温度を変えたときの電気伝導の変化を調べた。200℃まで温度を上げて室温に戻すと導電率は元の値より下がる。前年度は、この原因をインターンレートされた水分（または酸素）が抜けたためと考えていたが、詳細に調べたところ、層状窒化炭素は持続性光伝導性（PPC）を示し、温度を100℃以上に上げることで導電率がもとに戻ることが原因であることを見出した。

Layered smothering carbon は, smothering element と carbon に よ る secondary yuan シ ー ト が layered に heavy な っ で た material, water の と acid element へ の decomposition な ど の を photocatalytic role す semiconductor と し て attention さ れ て い る. Usually, layered smothering carbon は メ ラ ミ ン の such as thermal superposition に よ り powder state で too ら れ る が, semiconductor と し て エ レ ク ト ロ ニ ク ス eset に 応 with す る た め に は membrane synthesis が not owe で あ る. This study で は thermochemical 気 each other n (thermal CVD) に よ り layered carbon film を synthetic し smothering 2 dimensional material と し て 発 now す る new し い electronic property を Ming ら か に す る こ と が purpose で あ る. Thermal CVDで <s:1> synthesis pressure を10 まで ら480kPaまで <s:1> 囲で transformation させて thin film を synthesis た た High pressure synthesis を く す る と CN シ ー ト の match tropism が よ く な り, X-ray inflexion に よ る (001) surface の ロ ッ キ ン キ ン グ カ ー ブ か ら computing し た モ ザ イ ク ス プ レ ッ ド (CN シ ー ト の 揺 ら ぎ の degrees い) は 480 kpa で は 7.8 ° ま で under が っ た. One side で synthesis pressure を below atmospheric pressure にすると crystallinity 悪くなるが photosensitivity upward た た. 従, thin film growth early の は ア モ ル フ ァ ス な of smothering the carbon が 観 measuring さ れ た が, synthetic temperature を の パ ラ メ ー タ と し て plural be 験 を line っ た early results, film-forming の Duan Jie で も layered smothering the carbon が growth で き る を confirm し た. <s:1> れによ が thin れによ films (below 5nm) synthesize が possibly になった. The temperature of the nitrized carbon film <s:1> temperature を change えたと <s:1> <s:1> electrical conductivity <s:1> change を regulation べた. 200℃まで temperature を above げて room temperature に戻すと electrical conductivity value よ below がる. Before annual は, こ の reason を イ ン タ ー ン レ ー ト さ れ た moisture (ま た は acid element) が sorting け た た め と exam え て い た が, detailed に べ た と こ ろ, layered smothering carbon は hold 続 sexual light 伝 conductivity (PPC) を を し, temperature 100 ℃ above に げ る こ と で conductivity が も と に 戻 る こ と が reason で あ る こ と を shows し た.

项目成果

層状窒化炭素薄膜合成におけるメラミンの前処理の影響

三聚氰胺预处理对层状氮化碳薄膜合成的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 中田 健斗;羽渕 仁恵
• 通讯作者: 羽渕 仁恵

熱CVDによる層状窒化炭素薄膜の合成圧力依存性

热 CVD 层状氮化碳薄膜的合成压力依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 高間 滋己;羽渕 仁恵;青木颯;飯田 民夫
• 通讯作者: 飯田 民夫

層状窒化炭素薄膜のエネルギー電子状態の考察

层状氮化碳薄膜的高能电子态的考虑

• 发表时间: 2022
• 作者: 羽渕 仁恵;林 竜矢;高間 滋己;飯田 民夫
• 通讯作者: 飯田 民夫

層状窒化炭素薄膜の電気伝導の測定

层状氮化碳薄膜电导率的测量

• 发表时间: 2021
• 作者: 林竜矢;高間滋己;羽渕仁恵;飯田民夫
• 通讯作者: 飯田民夫

層状窒化炭素

层状氮化碳