超臨界流体反応を用いた化合物半導体モノレイヤの量産法の構築と光学特性制御

利用超临界流体反应构建化合物半导体单层的量产方法及光学性质的控制

• 批准号: 15J05197
• 负责人: 中安 祐太
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J05197/
• 关键词: 超臨界流体; 化合物半導体; 水素発生; 水素発生反応触媒; 超臨界流体還元場; カルコゲナイド化合物

近年、二次元金属カルコゲナイド材料が太陽電池や二次電池を始めとした多様なエネルギーデバイスに用いられている。持続可能な社会の構築のためには、デバイスそのものの特性も重要であるが、材料合成プロセスにおいても環境調和性に優れたものに置き換えていくことが重要である。一般的に、これらの金属カルコゲナイドの合成のためには、猛毒ガスである硫化水素・セレン化水素を原料として用いた硫化・セレン化プロセスが適用される。本研究では、環境調和性に優れた安全・安価な二次元金属カルコゲナイド合成プロセスの構築のために、還元雰囲気である超臨界エタノールを反応場として用いることを提案した。溶解性と拡散性に優れた超臨界流体を用いることで、300～400℃において液体である硫黄とセレン単体を、流体中に溶解させながら高い拡散性を有することを可能にした。また、超臨界エタノールの還元性を用いることで、金属酸化物から二次元金属カルコゲナイドへの低温・高速でのコンバージョンを実現した。この高温・高圧還元場における金属酸化物から金属カルコゲナイドへの変換反応は、海底熱水場の条件を参考にしている。さらに、原料の硫黄とセレン単体の投入量を変化させることで、金属カルコゲナイドの硫黄/セレン組成の制御を可能にした。当該年度の前半は、本プロセスで合成されたサンプルの光学物性の測定を行った。その結果、合成されたサンプルの硫黄/セレン組成の変化により、光学物性の変化が見られた。本年度の後半は、研究課題の総括を行うとともに、国際学術論文の執筆を行った。現在、国際学術誌に投稿中である。

In recent years, secondary metal materials have been used in solar cells and secondary batteries. It is important to maintain the characteristics of social construction, material synthesis and environmental harmony. General metal compounds are suitable for synthesis of sulfur compounds and raw materials. In this study, the environmental compatibility is optimized, the safety is improved, and the safety is improved. Solubility and dispersibility are excellent for supercritical fluids. 300~400℃ is suitable for liquids. In addition, the application of supercritical carbon dioxide to the reduction of carbon dioxide and carbon dioxide is also discussed. The high temperature and high pressure field conditions of metal acidizing substances, metal oxides and chemical reactions, and submarine hot water field conditions are referred to. In addition, the input amount of sulfur and ethylene monomer of raw materials is changed, and the control of sulfur/ethylene composition of metal alloy is possible. In the first half of this year, the optical properties of the composite were measured. As a result, the synthesis of sulfur and sulfur compounds and the transformation of optical properties were observed. The second half of this year, research topics, international academic papers Now, international academic journal contribution in.

项目成果

超臨界流体反応場で高速合成された MoS2(1-x)Se2xの構造評価と水素発生触媒活性

超临界流体反应场快速合成MoS2(1-x)Se2x的结构评价及产氢催化活性

• 发表时间: 2017
• 作者: 中安祐太;安井容二;谷木良輔;笘居高明;本間格
• 通讯作者: 本間格

Conversion from amorphous Cu-Zn-Sn-oxide film to highly crystalline Cu2ZnSn(S,Se)4 film by chalcogenization reaction in supercritical ethanol

超临界乙醇中硫属化反应将非晶 Cu-Zn-Sn 氧化物薄膜转化为高结晶 Cu2ZnSn(S,Se)4 薄膜

• 发表时间: 2015
• 作者: Yuta Nakayasu;Takaaki Tomai;Nobuto Oka;Kanako Shojiki;Shigeyuki Kuboya;Ryuji Katayama;Masatomo Sumiya;Itaru Honma
• 通讯作者: Itaru Honma

Environmentally-Friendly Synthesis of Metal Chalcogenide Nanomaterials for Energy Conversion Devices Employing Supercritical Fluid Processing

采用超临界流体工艺环保合成用于能量转换器件的金属硫族化物纳米材料

• 发表时间: 2017
• 作者: Yuta Nakayasu;Takaaki Tomai and Itaru Honma
• 通讯作者: Takaaki Tomai and Itaru Honma

超臨界流体セレン化・硫化法によるアモルファス酸化物薄膜からCZTS薄膜の作製

超临界流体硒化/硫化法非晶氧化物薄膜制备CZTS薄膜

• 发表时间: 2015
• 作者: 中安祐太;笘居高明;岡伸人;正直花奈子;窪谷茂幸;片山竜二;角谷正友;本間格
• 通讯作者: 本間格

Rapid synthesis of Mo(S,Se)2/graphene composite catalyst by solvothermal reduction

溶剂热还原快速合成Mo(S,Se)2/石墨烯复合催化剂

• 发表时间: 2017
• 作者: 中安祐太;安井容二;谷木良輔;笘居高明;本間格
• 通讯作者: 本間格