Valence control of magnesium hydroxide: possibility of hydroxide electronics

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究では、これまで絶縁体とみなされてきた水酸化マグネシウムMg(OH)2を、半導体・導体としてエレクトロニクスに応用する可能性をひらく。Mg(OH)2は極めて安価豊富な元素で構成されており、透明エレクトロニクス材料としてのメリットは大きい。これまでの研究経験に基づき、化学的手法でMg(OH)2薄膜を堆積する。電気化学堆積法に加え新しく開発したドロップ蒸発法を用い、伝導型および伝導度制御のため不純物元素を添加する。伝導型制御を確立させたのち、pn接合ダイオードを作製し、「水酸化物エレクトロニクス」の可能性を実証する。2022年度は、電気化学堆積による銅Cu添加Mg(OH)2単層のデバイス応用を試みた。堆積溶液中のCuイオン濃度1.5～3 mMで、透明でp型伝導性を持つMg(OH)2が堆積する。これをp型層とする透明なpn接合ダイオードを作製した。n型層には、透明なn型半導体ZnO層を用いた。スズ添加インジウム(ITO)基板上に、まずCu-Mg(OH)2を堆積し、その上にZnOを電気化学堆積にて積層した。素子は良好な整流性を示し、Cu-Mg(OH)2がp型ワイドギャップ半導体として透明エレクトロニクスに応用可能であることを実証することができた。この成果をもとに、学術論文一編を発表した。合わせて、ドロップ蒸発法によるMg(OH)2堆積を行った。これまでに無添加Mg(OH)2の堆積に成功しているが、不純物添加の手法はまだ確立していない。2022年度はドナーとして働く可能性がある鉄Feを添加する実験を行った。化学分野での過去の研究例を参照し、Mg(OH)2膜をFeイオンを含む水溶液に浸すことでMgとFeが置き換わることを確かめた。