構造制御された機能性無機化合物薄膜の水溶液プロセスによる作製

水溶液法制备结构可控的功能性无机化合物薄膜

• 批准号: 09750747
• 负责人: 吉田 司
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09750747/
• 关键词: 半導体; 薄膜; 化学析出; 電気化学析出; エピタキシャル成長; 硫化カドミウム; 色素; 自己組織化; 水溶液プロセス; 硫化亜鉛

水溶液中での化学的、電気化学的な反応を利用した金属硫化物薄膜の析出に関して、前年度までの薄膜形成機構に関する基礎的検討をさらに掘下げると共に、新規な反応系における薄膜作製についても取り組んだ.チオアセトアミドとカドミウム塩を含む酸性溶液からの硫化カドミウム薄膜作成について、薄膜成長の詳細な速度論的解析を行い,基板上での電気化学的プロトン還元が基板表面状態を制御し、反応中間種となるカドミウム錯体の分解を促して、atom by atomなCdS薄膜の成長が実現されていることが明らかとなった。すなわち本系におけるCdS薄膜の形成はいわゆるメッキプロセスとは異なり、電気化学反応によって誘起された化学析出であると理解される。新規な反応系として金属チオシアナト錯体の電気化学的還元による金属硫化物薄膜の作製に取り組んだ。チオシアナト錯体の分解による溶液中での金属硫化物の形成は起こらないが、これらを電気化学的に還元すると、基板電極上でのみ金属硫化物の析出が起こる。SCN^-イオンのS原子での配位を許容する柔らかい酸であるCd^<2+>,Co^<2+>,Ni^<2+>,Pd^<2+>などはこの反応に従うが、N原子での配位のみを許容する硬い酸のZn^<2+>,In^<3+>については金属硫化物の形成が起こらず、電極反応種の化学構造が硫化物形成に関わっている事が明らかとなった。本系における薄膜成長は溶液中での反応の影響を全く受けないことから、atom by atomな薄膜成長を実現し、CdS(002)//Ni(111)のへテロエピタキシーを可能とした。上記の研究の他、溶液中に共存する化学種による薄膜構造制御にも取り組んだ。硝酸亜鉛水溶液からの酸化亜鉛薄膜のカソード析出において、スルホン酸基を有する水溶性の有機色素を浴中に共存させることにより、これらの色素分子で表面修飾された酸化亜鉛薄膜が得られ、その光電気化学測定から膜中に導入された色素が酸化亜鉛に対する増感剤として機能することが明らかとなった。また、色素分子の吸着はZnOの結晶成長に影響を及ぼし、薄膜の構造を著しく変化させることも明らかとなった。

Chemical and electrochemical reactions in aqueous solutions are used to deposit metal sulfide thin films. In the past year, the basic research on thin film formation mechanism has been carried out. In the process of preparing CdS thin films from sulfurized solutions containing sulfur, the detailed analysis of film growth rate theory, the electro-chemical degradation of CdS thin films on substrates, the control of substrate surface state, the promotion of decomposition of CdS thin films by atom, and the growth of CdS thin films by atom. The formation of CdS thin films in this system is mainly due to the reaction of CdS and CdS, and the reaction of CdS and CdS. The composition of the new reaction system for the preparation of metal sulfide thin films is discussed. The formation of metal sulfide in the solution due to the decomposition of the impurity and the formation of metal sulfide on the substrate electrode. SCN ^-6 S atom coordination is allowed to be soft acid Cd ^<2 +>, Co ^<2 +>, Ni ^<2 +>, Pd ^<2 +>, N atom coordination is allowed to be hard acid Zn ^<2 +>, In ^<3 +>, metal sulfide formation is initiated, electrode reaction species chemical structure sulfide formation is involved. The film growth of CdS (002)/Ni (111) is affected by the reaction in the solution. In this paper, the chemical species of blue shift in solution and the structure of thin film are studied. Lead nitrate aqueous solution can be used to prepare acidified lead thin films. The pigment molecules can be modified on the surface of the acidified lead thin films. Photoelectrochemical measurements can be performed to improve the sensitivity of the acidified lead thin films. The adsorption of pigment molecules on ZnO crystal growth affects the structure of ZnO films.

项目成果

T.Yoshida, et al: "Chemical Bath Deposition of Band Gap Tailored Indium Sulfide Thin Films" K.Rajeshwar, et al.(Eds.),Proc.Photoelectrochemistry,The Electrochemical Society,Inc.,Pennington,HJ. 97-20. 37-57 (1997)

T.Yoshida 等人：“带隙定制的硫化铟薄膜的化学浴沉积”K.Rajeshwar 等人（编辑），Proc.光电化学，电化学协会，Inc.，Pennington，HJ。

K.Yamaguchi, T.Yoshida, et al.: "One-Step Electro Deposition of CdS/ZnS Bilayer from an Aqueous Mixture of Cd^<2+> and Zn^<2+>" Journal of Materials Research. (印刷中).

K. Yamaguchi、T. Yoshida 等人：“从 Cd^2+ 和 Zn^2+ 的水性混合物中一步电沉积 CdS/ZnS 双层”《材料研究杂志》。

K.Yamaguchi, T.Yoshida,et al.: "One-Step Electrodeposition of CdS/ZnS Bilayer from an Aqueous Mixture of Cd^<2+> and Zn^<2+>" Journal of Materials Research. 13・4. 917-921 (1998)

K. Yamaguchi、T. Yoshida 等人：“从 Cd^<2+> 和 Zn^<2+> 的水混合物中一步电沉积 CdS/ZnS 双层”材料研究杂志 13・4。 917-921 (1998)

D.Schlettwein, T.Yoshida: "Electrochemical Reduction of Substituted Cobalt Phthalocyanines Adsorbed on Graphite" Journal of Electroanalytical Chemistry. (印刷中).

D. Schlettwein、T. Yoshida：“石墨上吸附的取代钴酞菁的电化学还原”电分析化学杂志（正在出版）。

K.Yamaguchi, T.Yoshida,et al.: "A Novel Approach for CdS Thin-Film Deposition:Electrochemically Induced Atom-by-Atom Growth of CdS Thin FIlms from Acidic Chemical Bath" Journal of Physical Chemistry,B. 102. 9677-9686 (1998)

K.Yamaguchi、T.Yoshida 等人：“CdS 薄膜沉积的新方法：酸性化学浴中电化学诱导原子逐原子生长 CdS 薄膜”物理化学杂志，B。