回折および分光手法による酸化物表面での局在量子構造解析

使用衍射和光谱技术对氧化物表面进行局域量子结构分析

• 批准号: 12130201
• 负责人: 松原 英一郎
• 金额: $ 50.56万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12130201/
• 关键词: 構造解析; チタン酸化物; 光触媒材料; 蛍光X線ホログラフィー; 放射光; 薄膜; 局所構造評価; 光触媒; 部分硫化; 局所格子歪み; 局在量子構造; 元素選択性; XANES; X線異常散乱; 蛍光X線ホログラム; 光触媒物質; 半導体; 亜鉛酸化物; シリコンゲルマニウム; 硫化物; X線回折法; フラーレン; カーボンナノチューブ

放射光やX線による局所構造評価技術を利用し、理論計算グループ(A01班)および分析電子顕微鏡評価グループ(A02班)など他班と連携し、環境とエネルギーをキーワードに、局在量子構造制御による物質創製を目指して、(1)チタン酸化物系光触媒物質の高効率化、(2)高効率太陽電池用SiGe多結晶の創製の2つの課題に取り組んだ。また、新しい局所構造評価技術として、(3)蛍光X線ホログラフィー法の高精度化についても研究を展開し,以下のような主要研究成果を挙げた。1.成膜した非晶質チタン酸化物薄膜を結晶化することによって、高い光触媒活性を示す準安定なアナターゼ相を優先的に成長できることを、アモルファス相からアナターゼ相とルチル相が形成する際のそれぞれのエネルギー変化を見積もることで予測した。これに基づいて実際にレーザーアブレーション法によって非晶質チタン酸化物薄膜を成膜し、基材の材質には無関係にアナターゼ単相の成膜ができることを示した。2.チタン酸化物薄膜やペロブスカイト型チタン複合酸化物粉末を部分硫化することによって、可視光側に広い吸収を示すようになり、高効率な光触媒能が実現できることを計算から予測し、これらの物質の製造にも成功した。3.少量のGeの組成分布を導入して、吸収係数の増加と吸収可能波長域の拡大を実現し、屈折率分布による光散乱により光路長の増加を実現することで光電流の増加による多結晶Si太陽電池の変換効率を改善できることを予測し、実用キャスト成長法を用いて製造したSiGeバルク多結晶を用いて、効率改善を実証した。4.新しい解析アルゴリズムを開発し、新構造解析技術である蛍光X線ホログラフィーの定量化の問題の解決に目処をつけることができた。

The aim of this paper is to develop a new method for the production of materials in the field of quantum structure control,(1) the high efficiency of acid-based photocatalyst materials,(2) the high efficiency of SiGe polycrystalline materials for solar cells. (3) The research on the high precision of X-ray diffraction method is carried out. The main research results are listed below. 1. Film formation amorphous silicon oxide thin film crystallization, high photocatalytic activity, quasi-stable phase, preferential growth, high photocatalytic activity, high photocatalytic activity, high photocatalytic activity, The film formation of amorphous silicon oxide film is independent of the material of the substrate. 2. The acid compound thin film is partially sulfurized, and the visible light absorption is displayed. The photocatalyst energy is realized with high efficiency. The calculation is successful in predicting and producing the compound acid powder. 3. The composition distribution of Ge in small amount is introduced, the absorption coefficient is increased, the absorption wavelength range is enlarged, the refractive index distribution is increased, the light scattering is increased, the optical path length is increased, the photocurrent is increased, the conversion efficiency of polycrystalline Si solar cells is improved, the prediction is carried out, the crystal growth method is used, the SiGe polycrystalline is produced, and the efficiency improvement is realized. 4. The new technology of structural analysis is developed, and the solution of quantitative problem of X-ray is proposed.

项目成果

Effects of vicinal steps on the island growth and orientation of epitaxially grown perylene-3.4.9.10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(111) substrate

邻位台阶对氢封端 Si(111) 衬底上外延生长苝-3.4.9.10-四甲酸二酐 (PTCDA) 薄膜晶体的岛生长和取向的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Crystal Growth 273
• 作者: Sazaki G et al.

Y.Azuma et al.: "Growth of SiGe bulk crystal with uniform composition by directly controlling the growth temperature at the crystal-melt interface using in-situ monitoring system"J.Cryst.Growth,. (in press). (2001)

Y.Azuma 等人：“通过使用原位监测系统直接控制晶体-熔体界面的生长温度，生长具有均匀成分的 SiGe 块状晶体”J.Cryst.Growth，。

Epitaxial relation and island growth of perylene-3.4.9.10-tetracarboxylic dianhydride (PTCDA) thin film crystals on a hydrogen-terminated Si(1 1 1) substrate

• DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2003.08.080
• 发表时间: 2004-02
• 期刊: Journal of Crystal Growth
• 影响因子: 1.8
• 作者: G. Sazaki;T. Fujino;J. Sadowski;N. Usami;T. Ujihara;K. Fujiwara;Yukio Takahashi;E. Matsubara;T. Sakurai;K. Nakajima

T.Sato, H.Takahashi, E.Matsubara, A.Muramatsu: "Local Atomic Structure and Catalytic Activities in Electrodeposited Mo-Ni Alloys"Materials Transactions. 43・7. 1525-1529 (2002)

T.Sato、H.Takahashi、E.Matsubara、A.Muramatsu：“电解沉积钼镍合金中的局部原子结构和催化活性”材料交易 43・7（2002）。

Y.Azuma, et al.: "Growth of SiGe bulk crystal with uniform composition by directly controlling the growth temperature at the crystal-melt interface using in-situ monitoring system"J. Crystal Growth. 224. 204-211 (2001)

Y.Azuma等人：“使用原位监测系统直接控制晶体-熔体界面的生长温度，生长具有均匀成分的SiGe块状晶体”J。