ベイズ最適化を活用した物理蒸着法によるMOF薄膜合成

使用贝叶斯优化通过物理气相沉积合成 MOF 薄膜

• 批准号: 22K14692
• 负责人: 中山 亮
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14692/
• 关键词: 金属有機構造体; 薄膜; 物理蒸着; ベイズ最適化; MOF

金属有機構造体(Metal-Organic Framework, MOF)は金属イオンと架橋配位子の自己集合によって得られる多孔性物質である。MOFは、1) 細孔内への分子導入、2) 化学修飾による電子物性の制御、といった従来の電子材料にはない性質を持つ。MOFのデバイス応用に向けて、溶媒を使用しない物理蒸着法(PVD)による薄膜合成が望まれているが、PVDによるMOF薄膜合成は困難である。本研究は、ベイズ最適化を活用したPVDによるMOF薄膜合成を目的としている。R4年度は、MOFの一種であるHKUST-1の薄膜合成に取り組んだ。まず、物理蒸着法により酢酸銅とトリメシン酸の薄膜を交互に堆積させ、様々な基板温度、H2O分圧などで成膜を行ったが、HKUST-1薄膜を得ることはできなかった。そこで、1) 物理蒸着法による金属塩と有機配位子の交互積層、2) 酢酸蒸気雰囲気でのアニール処理という二段階の成膜プロセスを試みたところ、ガラス基板上に(111)配向したHKUST-1薄膜を合成することに成功した。また、ベイズ最適化の材料開発への適用に向けて、材料合成を模したモデル関数を用いたシミュレーションを行った。その結果、材料合成のプロセスウィンドウに合わせたベイズ最適化のアルゴリズムのチューニング指針を見出した。このシミュレーションで得られた知やノウハウを活用することで、今後ベイズ最適化を活用したMOF薄膜合成を効率よく進めることができると期待される。なお、今年度行ったMOF薄膜合成及びベイズ最適化のシミュレーションに関して、現在論文執筆を進めている状況である。

Metal-Organic Framework (MOF) is a porous material that is composed of a metal-organic structure and a bridge-coordinated structure. MOF, 1) Introduction of molecules into pores, 2) Chemical modification to control electronic properties, and electronic materials to maintain properties. The physical vaporization method (PVD) of MOF is easy to use, and the solvent is not easy to synthesize. The synthesis of MOF thin film using PVD is difficult. The purpose of this study was to optimize the synthesis of MOF thin films using PVD. R4 year, MOF's one kind of thin film synthesis HKUST-1's group.まず、Physical evaporation method によりCopper Phytate and とトリメシン acid のfilm をInteraction にStacking させ、様々なSubstrate temperature Degree, H2O separation pressure can be used to form a film, and HKUST-1 film can be used to form a film.そこで, 1) Physical evaporation method, によるmetal and organic ligands, interactive lamination, 2) Anhydrous acid evaporation treatment and two-stage film-forming treatment The synthesis of HKUST-1 thin film with (111) alignment on the RAS substrate was successfully completed.また, ベイズoptimization material opening and application, material synthesis をmodule したモデル Off number を use いたシミュレーションを行った.そのRESULTS, MATERIALS SYNTHESISズOptimization のアルゴリズムのチューニングPointerを见出した.このシミュレーションでGET られたknow やノウハウを Apply することで、From now on ベイズOptimization and utilization of MOF thin film synthesis efficiency are expected to improve the efficiency of MOF thin film synthesis. Na, this year's work on MOF thin film synthesis and optimization of MOF thin films, and the current paper is written on the current status of the project.

项目成果

Fabrication of oriented conductive metal-organic framework thin film by dry process

干法制备定向导电金属有机骨架薄膜

• 发表时间: 2023
• 作者: Seoungmin Chon;Ryo Nakayama;Shunta Iwamoto;Shigeru Kobayashi;Ryota Shimizu;Taro Hitosugi
• 通讯作者: Taro Hitosugi

Fabrication of conductive metal-organic framework thin film on insulating substrate by physical vapor deposition

物理气相沉积法在绝缘基底上制备导电金属有机骨架薄膜

• 发表时间: 2022
• 作者: CHON Seoungmin;中山 亮;岩本 俊太;小林 成;清水 亮太;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎

NaBH4エピタキシャル薄膜の合成と成長方位制御

NaBH4外延薄膜的合成及生长取向控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 中山 亮;河口 祐飛;清水 亮太;西尾 和記;大口 裕之;金 相侖;折茂 慎一;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎

物理蒸着法と酢酸雰囲気での加熱処理によるMOF配向膜の合成

物理气相沉积法合成MOF配向膜并在醋酸气氛中热处理

• 发表时间: 2022
• 作者: 岩本 俊太;中山 亮;Chon Seoungmin;清水 亮太;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎

ミスト化学気相成長法による金属有機構造体の薄膜合成

雾化学气相沉积法薄膜合成金属有机骨架材料

• 发表时间: 2023
• 作者: 野島 槙人;中山 亮;岩本 俊太;Chon Seoungmin;簾 智仁;清水 亮太;一杉 太郎
• 通讯作者: 一杉 太郎