【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.26】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23AE0034
利用課題名 / Title
二次元原子層コーティング膜の顕微組成評価
利用した実施機関 / Support Institute
日本原子力研究開発機構 / JAEA
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ドーピング,二次元層状物,化学組成分析,ガスバリア膜,機能性コーティング材料,化学組成マッピング分析,放射光/ Synchrotron radiation
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小川 修一
所属名 / Affiliation
日本大学生産工学部電気電子工学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
増澤智昭
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
吉越章隆,津田泰孝
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
単原子厚さの物質であるグラフェンやhBNは材料表面の保護膜として活用が期待されているが、電子状態を変調させることで機能性を持たせられることが示された。そこで本研究ではグラフェンに不純物ドーピングを試み、高輝度放射光による光電子分光測定により不純物濃度とその化学結合状態の計測を行った。
実験 / Experimental
金属材料や機能性材料の表面保護のためのバリア膜として活用されているグラフェンのバンド構造を不純物添加により変調し、電気的特性制御を実現する新たな技術の開発を目指して、不純物添加処理を施したグラフェン試料を作成した。作成した試料はSPring-8のBL23SUに設置された表面化学分析ステーションにて、元素組成および化学結合状態分析を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
保護膜に機能性を持たせるため、グラフェンへのドーピングが試みられているが、グラフェン中の不純物濃度は極微量であり一般のXPSでは化学結合状態分析が困難であった。今回、放射光を用いた光電子分光観察により不純物の複数の化学結合状態を識別できた。また価電子帯スペクトルの計測から、不純物によるグラフェンバンド構造変調の機構解明につながる知見が得られた。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
・共同研究者：産業技術総合研究所 山田貴壽様・科学研究費補助金（基盤研究（B））「層間挿入によるh-BNの半導体化とベータボルタ電池応用」 ・科学研究費補助金（基盤研究(C)）「材料歪み制御によるメカノケミカル効果の触媒応用」
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
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Hisato Yamaguchi, Work function lowering of LaB6 by monolayer hexagonal boron nitride coating for improved photo- and thermionic-cathodes, Applied Physics Letters, 122, (2023).
DOI: https://doi.org/10.1063/5.0142591
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Yasutaka Tsuda, Roles of excess minority carrier recombination and chemisorbed O2 species at SiO2/Si interfaces in Si dry oxidation: Comparison between p-Si(001) and n-Si(001) surfaces, The Journal of Chemical Physics, 157, (2022).
DOI: https://doi.org/10.1063/5.0109558
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- 小川修一, ISOTOPE NEWS 791 (2024) 6-9.
- 樫村悠人, 沖川侑揮, 岡田光博, 小川修一, 山田貴壽, “グラフェン酸化処理による粒径と電気抵抗率変化”, 令和5年度表面真空学会東北・北海道支部学術講演会 2024年3月6日
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件