Yamaguchi-Noda Laboratory

シリコン系材料

単結晶シリコンは半導体産業を産みましたが、太陽電池の主役でもあります。 しかし、半導体用のプロセスではコスト・規模が見合わず、ブレークスルーが必要とされています。 私たちは単結晶シリコンを球状ないし薄膜状にすることで数十倍のシリコン有効利用を目指すとともに、 高純度シリコン原料製造にも新たな化学反応ルートを開発しています。 また、シリコンはナノ粒子化するとバンド構造が変化します。 蛍光体として医療診断マーカーへの応用などを検討しています。 上澤 明央 (D2): 亜鉛還元法による四塩化珪素からのシリコン粒子合成プロセスの開発 沈 鵬 (M2): プラズマCVDによるシリコンナノ粒子合成プロセスの開発 ムンガイ F. カニイリ (M2): RVD-ELO法による太陽電池用単結晶シリコン薄膜の作製 荒木 謙智 (M1): 切削シリコン粉末からのシリコン回収とシリコンボールの製造

球状単結晶シリコン太陽電池 太陽電池用単結晶シリコン薄膜合成

カーボンナノチューブ

単層カーボンナノチューブは、nmの細さとmmの長さを持つ特異な1次元材料です。 物理・理学分野により特異な性質が明らかにされ、多様な用途が提案されています。 一方で、極少量しか作れず金の数十倍も高価、応用は進んでいません。 ものづくりでは化学・工学が主役、私たちは既に世界トップの合成技術を確立、 更にコスト・規模の3桁のブレークスルーに挑んでいます。 また、自己組織化によりネットワーク状・棘状等の多様な形態をナノチューブにとらせ、 ディスプレイ・照明用の透明電極・電子エミッター等を開発しています。 杉目 恒志 (D2): 単層カーボンナノチューブの核発生・成長機構とカイラリティ制御合成 長谷川 馨 (D1): カーボンナノチューブの高速成長とその限界 白井 聖 (M2): ソリッドモード触媒の開発とカーボンナノチューブの低温成長 荻野 佑美 (M2): カーボンナノチューブの分散・塗布とバイオ応用 石塚 洋行 (M1): Floating catalystによるCNT気相合成と成長メカニズム 野村 桂甫 (M1): カーボンナノチューブ合成触媒の開発とカーボンナノチューブの低温〜高温成長 関口 康太郎 (B4): CNTパルス成長と二極型フィールドエミッタ より詳しくはこちらもご覧下さい。

アルコールCVD法で合成したSWCNT CMD法による触媒探索 世界トップクラスのSWCNT高速成長 高解像度版はこちら

ハイブリッド/各種薄膜

上記のように、シリコンおよびカーボンのナノサイズ化により多様な機能を創製できますが、 それらのハイブリッド化により更に多機能化できます。 一例として、携帯機器やハイブリッド自動車に使われるリチウムイオン電池を対象に、 シリコン負極材による電池容量向上と、ナノチューブ導電材による出力向上を両立、本格的な電気自動車を目指しています。 　また、電子デバイスでは各種材料の薄膜化技術が重要です。 金属系材料の成膜機構・結晶成長機構の解明や、集積回路での電極・配線形成技術の開発を進めています。 また、有機半導体薄膜の結晶構造・界面構造を制御するとともに、発光デバイス・薄膜トランジスタ応用に向けた製膜技術開発を進めています。 山口 雅裕 (D2): リチウムイオン二次電池用シリコン−カーボンコンポジット負極材料の開発 大井 佑記 (M2): 有機ELデバイスにおける電圧・電流特性のモデリング 諸隈 慎吾 (M2): 気相成長法によるシリコン−CNT複合化多孔質材料の作製とリチウムイオン二次電池への応用 辻 由樹絵 (M1): コバルトシリサイド薄膜形成過程の理解と電子デバイスへの適用 高野 宗一郎 (B4): 小さい孔ほど埋め込みやすい成膜技術の開発 成田 英輔 (B4): 有機半導体薄膜(結晶化過程の解析・プロセスの開発)

導電性ポリマーの構造制御による多色蛍光 垂直配向L10-FePt磁性ナノ粒子

現実系の材料合成は、物質物性の影響を強く受けますが、 標準的な物質を用いて実験を行うことで、物性の影響を一定にしたまま、 構造形成の基礎を検討することができます。 　共通原理を理解すると物質によらないモデリングが可能となります。 また、実験系で測定できないような時間・空間スケールでの解析も可能となります。 インク、化粧品、食品、医薬品など多様な分野で重要なコロイド分散系を対象に、 流動場や乾燥場での分散・凝集、自己配列のモデリング基盤を構築しています。 　更に、ナノ物質の安全性も実用上重要な課題です。 個々のナノ物質の物性だけでなく、製造プロセスに応じた物性や飛散量の違いなどを含め、 統合的にリスクを評価する知識基盤の構築を進めています。 中津 浩彰 (M2): ナノ粒子分散液の乾燥による薄膜形成と基板密着性 奥 圭介 (M2): コロイド凝集系におけるバイモーダル分布形成 真野 涼平 (M2): 流れによる液相ナノ粒子系の自己組織化とレオロジー 太田 誠一 (M1): 血液流れにおける自己組織化 宮負 健一 (M1): ナノリスク評価の指標作成 音羽 拓也 (B4): 剪断場におけるナノ粒子系の自己組織化とレオロジー 伊藤 岳大 (B4): 液相CNTの自己組織化シミュレーション 平野 祥久 (B4): 溶液乾燥過程でのコロイド二次粒子形成過程メカニズムの解明 より詳しくはこちらと こちらもご覧下さい。

Free/ Hindered Settling of Silica Particles Modeling of Colloidal Nanoparticles in Fluid

以前の博士論文

• 筧 和憲 「スパッタ担持金属ナノ粒子触媒による単層・多層カーボンナノチューブの成長」 (2008).



• 高本 篤史 「半導体ナノ粒子分散液の光照射による不安定化と蛍光振動現象」 (2007).

以前の修士論文

• 若林 智紀 「ナノ粒子分散液滴の乾燥過程における粒子系自己組織化現象の研究」 (2008).
• 伊藤 龍平 「カーボンナノチューブのCVD合成における気相反応と触媒反応の独立制御」 (2008).
• 高嶋 智史 「塩素共存下での銅成膜機構の理解と微細孔埋め込み技術の開発」 (2008).
• 長谷川 馨 「熱CVD法による基板上での単層カーボンナノチューブの高速成長」 (2008).
• 和田 幸祐 「半導体ナノ粒子の光集積」 (2008).



• 恩田 拓磨 「高濃度コロイド溶液の流動誘起構造形成」 (2007).
• 上澤 明央 「液相法Siナノ粒子の合成とその評価」 (2007).
• 大島 裕史 「半導体から絶縁体へ相変化するアモルファスシリカ膜の作製と評価」 (2007).
• 桑原 雄一 「エピタキシャルリフトオフプロセスを用いた太陽電池用シリコン薄膜の作製」 (2007).
• 杉目 恒志 「コンビナトリアル手法による触媒探索と単層カーボンナノチューブ合成の理解と制御」 (2007).
• 眞重 洋子 「光重合ポリマーにおける自己組織化構造形成」 (2007).
• 森下 梓 「スパッタ法によるFePt磁性体ナノ薄膜の結晶粒界制御」 (2007).
• 山口 雅裕 「PPV誘導体の光特性とデバイス応用」 (2007).



• 蔡 一新 「乾燥過程におけるナノ粒子系のヘテロ凝集」 (2006).

以前の卒業論文

• 荒木 謙智 「光加熱を用いた太陽電池用シリコンボールの造粒技術開発」 (2008).
• 太田 誠一 「棒状ナノ粒子分散液の基板上乾燥による薄膜形成のシミュレーション」 (2008).
• 辻 由樹絵 「電子デバイス用コバルトシリサイド薄膜の結晶成長の理解と制御」 (2008).
• 野村 桂甫 「機能分担触媒によるカーボンナノチューブの低温成長」 (2008).
• 松本 芳 「球状シリコンの冷却過程における結晶形成観察」 (2008).



• 大井 佑記 「有機ELデバイスにおける電圧・電流特性のモデリング」 (2007).
• 奥 圭介 「コロイド凝集系におけるバイモーダル分布形成」 (2007).
• 櫻田 祐貴 「流動場における液相ナノ粒子系の分散凝集メカニズム」 (2007).
• 諸隈 慎吾 「カーボンナノチューブ合成における触媒構造の変化」 (2007).

過去の研究紹介