表面・界面反応制御によるグラフェン様薄膜の新規成長手法の創成

通过控制表面和界面反应创建类石墨烯薄膜的新生长方法

基本信息

  • 批准号:
    17J06828
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2017
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2017-04-26 至 2019-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は、本課題で成長を試みる3つの2次元結晶のうち1つ目の、グラファイト状窒化炭素(g-C3N4)単層結晶の直接成長手法の開発を行った。前例のない単層g-C3N4成長にあたって、本研究では界面を用いて前駆体(モノマー)の2次元的な重合を促す全く新しい結晶成長手法を考案した。この手法では、g-C3N4の前駆体となるメラミン薄膜を、サファイア単結晶基板と多結晶金蒸着膜で挟み込み、界面に閉じ込めた状態で550℃に加熱、重縮合させる。元素組成及び化学結合状態の評価と表面形態観察より、得られた物質はg-C3N4の化学構造を有する厚さ1nm程度の薄膜であることが確認された。この手法により大面積かつ単層のg-C3N4の直接成長に世界で初めて成功した。本手法は1種類の有機化合物から2次元結晶をボトムアップ成長させる簡便なプロセスで、結晶成長だけでなくその機構の解明にも大きく貢献した。金蒸着膜、前駆体薄膜の厚さを変化させた結果から、界面で生じたアンモニア分子等による加圧が2次元的な重合を促すこと、窒素を含んだ揮発性の分子雰囲気が反応進行に必須であることを明らかにした。今後更なる応用が期待される2次元結晶において、ボトムアップ作製手法の開発は欠かせないものである。本研究の成果は2次元結晶の直接成長手法の開発において、独自性が高く先駆的な研究として学術的価値に富むものである。本成果は、第78回応用物理学会秋季学術講演会、及びアメリカ物理学会年会(APS March Meeting 2018)にて発表した。
This year, the development of direct growth method for carbon (g-C3N4) single-layer crystallization has been carried out. In this study, we investigate the growth of new crystal by using two-dimensional superposition of precursors at the interface. This method is used to heat and recondense the precursor of g-C3N4 at 550℃. Element composition and chemical binding state evaluation, surface morphology observation, chemical structure of the substance g-C3N4, thickness of 1nm, and so on. This technique is successful in the first stage of direct growth of g-C3N4 in a large area. This method contributes greatly to the understanding of the structure of organic compounds from 1 to 2 dimensional crystals. The thickness of the vapor deposition film and the precursor film changes as a result, the interface is generated, the molecules are generated, and the pressure is increased. The two-dimensional superposition is promoted, and the molecules are included in the molecular reaction. In the future, it is expected that the two-dimensional crystal will be developed in the future. The results of this study are highly advanced and independent in the development of direct growth methods for two-dimensional crystallization. This work was presented at the 78th Annual Applied Physics Society Fall Lecture and APS March Meeting 2018.

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Solid-Solid Interfacial Synthesis of Atomically Thin Graphitic Carbon Nitride Film
原子薄石墨氮化碳薄膜的固-固界面合成
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Tokio Katoh;Koichiro Saiki
  • 通讯作者:
    Koichiro Saiki
単層カーボンナイトライド新規合成法の開発
单层氮化碳新合成方法的开发
  • DOI:
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    加藤 時穂;小幡 誠司;斉木 幸一朗
  • 通讯作者:
    斉木 幸一朗
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加藤 時穂其他文献

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  • 资助金额:
    $ 1.22万
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