グリーンビルドアッププロセスによる高機能性ナノ結晶表面の創成

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では,フラックス概念を導入したグリーンビルドアッププロセスによる高機能性ナノ結晶表面の創成技術の確立を目的とした。平成24年度は,フラックスコーティング法によるNaTaO_3およびTa_3N_5結晶層の作製に取り組んだ。NaTaO_3結晶層の作製では,結晶層の形成メカニズムの解明をめざし,Ta基板表面とNaNO_3の反応によるNaTaO_3、結晶層形成の過程をレーザー顕微鏡およびXRDを用いてIn-situ観察した。2つのIn-situ観察より,昇温過程である435～475℃でNaTaO_3結晶が生成していることが明らかとなり,結晶の生成・成長の主な駆動力はNaNO_3、の蒸発であると結論付けた。次に,NaTaO_3結晶の配向制御に注力した。配向を制御するために,基板として特定面をもつ単結晶基板(SrTiO_3)を使用し,Ta源にはスパッタリング法にて基板表面に成膜したTaO_N層を用いた。Na源兼フラックスとしてNaNO_3をTaO_N/SrTiO_3の上に塗布して加熱すると,400nm程度の立方体状NaTaO_3結晶が生成した。結晶は,平坦な結晶面が基板表面と平行になるように成長し,それらの稜の向きはそろっていた。断面TEM観察より,斜方晶NaTaO_3相が立方晶SrTiO_3相(基板)に対して高い整合性をもつことがわかった。Ta_3N_5結晶層の作製では,NH_3気流下でのフラックスコーティング法により,Ta基板表面にTa_3N_5結晶層を形成することを目的とした。NaCl-Na_2CO_3(フラックス)をTa基板表面に塗布してNH_3気流下で加熱すると,平坦な結晶面で囲まれた四角柱状Ta_3N_5結晶からなる結晶層が得られた。結晶層の可視光照射下での光電気化学測定では,約0.4Vからアノード応答が確認され,可視光応答光触媒電極に応用できる可能性が示された。