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水素含有電気伝導性無機化合物 実績あり

国内特許コード P110003289
整理番号 E060P37
掲載日 2011年6月17日
出願番号 特願2003-586095
登録番号 特許第4219821号
出願日 平成15年4月18日(2003.4.18)
登録日 平成20年11月21日(2008.11.21)
国際出願番号 JP2003005016
国際公開番号 WO2003089373
国際出願日 平成15年4月18日(2003.4.18)
国際公開日 平成15年10月30日(2003.10.30)
優先権データ
  • 特願2002-117314 (2002.4.19) JP
発明者
  • 細野 秀雄
  • 平野 正浩
  • 林 克郎
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
発明の名称 水素含有電気伝導性無機化合物 実績あり
発明の概要 1×1018cm-3以上の濃度の水素陰イオン(H,H2-,H)を含む12CaO・7Al化合物、12SrO・7Al化合物、または12CaO・7Alと12SrO・7Alとの混晶化合物。C12A7に主にヒドリドイオンを構成成分とする水素陰イオンを導入することによって、光照射によって絶縁体から電気伝導体に永続的に転換できる機能を、室温大気中でも発現できる。また、水素陰イオンを伝導する固体電解質や、ヒドリドイオンを電場によって固体中から気相中へ放出させる手段を提供する。
従来技術、競合技術の概要


従来、固体無機材料において、通常は絶縁体であるものを、光を照射することによって電
気伝導体に転換できるものは、ほとんど知られていなかった。数少ない例として、最近、
水素化イットリウム(YH)や、水素化ランタン(LaH)が紫外線照射によって絶
縁状態から伝導体に永続的に変化させることができることが報告された(非特許文献1)
一方、1970年に、H.B.Bartlらは、C12A7結晶は、2分子を含む単位胞
にある66個の酸素のうち、2個はネットワークには含まれず、結晶の中に存在するケー
ジ内の空間に「フリー酸素」として存在する特異な特徴を持つことを示していた(非特許
文献2)。これまで、このフリー酸素は種々の陰イオンに置き換えることができることが
明らかにされた。



本発明者らの一人である細野らは、CaCOとAlまたはAl(OH)を原料
として、空気中で1200℃の温度で固相反応により合成したC12A7結晶中に、1×
1019cm-3程度のOが包接されていることを電子スピン共鳴の測定から発見し
、フリー酸素の一部がOの形でケージ内に存在するというモデルを提案している(非
特許文献3,4)。



本発明者らは、カルシウムとアルミニウムを概略12:14の原子当量比で混合した原料
を、雰囲気と温度を制御した条件下で固相反応させて、1020cm-3以上の高濃度の
活性酸素種を包接するC12A7化合物が得られることを新たに見出した。その化合物自
体、その製法、包接イオンの取り出し手段、活性酸素イオンラジカルの同定法、および該
化合物の用途に関する発明について、特許出願した(特許文献1)。



また、該化合物中のOHイオンなど酸素以外のアニオン濃度を制御し、700℃付近で
、活性酸素イオンを包接させたり、取り出したりする方法を新たに見出し、これに関する
発明を特許出願した(特許文献2)。さらに、活性酸素を高濃度に含むC12A7化合物
に電場を印加し、高密度のOイオンビームを取出せることを新たに見出し、これに関す
る発明を特許出願した(特許文献3)。



また、本発明者は、水中、または水分を含む溶媒中、または水蒸気を含む気体中で水和反
応させたC12A7化合物粉体を、酸素雰囲気で焼成することにより、OHイオンを濃
度1021cm-3以上含むC12A7化合物を合成し、その化合物自体、製法、OH
イオンの同定法、および該化合物の応用に関する発明について、特許出願している(特許
文献4)。



また、C12A7化合物と同等の結晶構造を持つ物質として、12SrO・7Al
(S12A7)化合物が知られている(非特許文献5)。本発明者らは、S12A7につ
いてもその合成方法と活性酸素イオンの包接方法、該化合物の応用に関する発明を特許出
願した(特許文献5)。



【非特許文献1】
A.F.Th.Hoekstraet al.,Phys.Rev.Lett.86[23],5349,2001。
【非特許文献2】
H.B.Bartl and T.Scheller,Neues Jahrb.Mineral.,Monatsh.1970,547
【非特許文献3】
H.Hosono and Y.Abe,Inorg.Chem.26[8],1193,1987
【非特許文献4】
細野 秀雄,「材料科学」,第33巻,第4号,p171~172,1996,Materials Science Society of Japan
【非特許文献5】
O.Yamaguchi他J.Am.Ceram.Soc.69[2]C-36,1986
【特許文献1】
特願2001-49524号(特開2002-3218号公報)、PCT/JP01/03252(WO0179115A1)
【特許文献2】
特願2001-226843号(特開2003-40697号公報)
【特許文献3】
特願2001-377293号(WO03050037A1)
【特許文献4】
特願2001-117546号(特開2002-316867号公報)
【特許文献5】
特願2002-045302号(特開2003-238149号公報)

産業上の利用分野


本発明は、水素陰イオンを含む12CaO・7Al化合物(以下C12A7と記す
。)または12SrO・7Al化合物(以下S12A7と記す。)とこれらの製造
方法、これらの化合物の用途に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
1×1018cm-3以上の濃度の水素陰イオン(H,H2-,H)を含み、室温
で電気伝導率10-5Scm-1以上の電子伝導性を有することを特徴とする12CaO
・7Al化合物。

【請求項2】
1×1018cm-3以上の濃度の水素陰イオン(H,H2-,H)を含み、室温
で電気伝導率10-5Scm-1以上の電子伝導性を有することを特徴とする12SrO
・7Al化合物。

【請求項3】
12CaO・7Al化合物または12SrO・7Al化合物を1000pp
m以上の水素を含有する雰囲気中で800℃以上の温度で熱処理を施して1×1018
-3以上の濃度の水素陰イオン(H,H2-,H)を含ませ、さらに紫外線また
はX線を照射することを特徴とする請求の範囲第1項または第2項に記載の化合物の製造
方法。

【請求項4】
請求の範囲第1項または第2項に記載される化合物を用いたことを特徴とする透明電極。

【請求項5】
請求の範囲第1項または第2項に記載される化合物を用いたことを特徴とする透明配線。

【請求項6】
請求の範囲第1項または第2項に記載される化合物を用いたことを特徴とする光書き込み
および消去可能な3次元電子回路。

【請求項7】
請求の範囲第1項または第2項に記載される化合物を用いたことを特徴とする光書き込み
および消去可能な3次元記憶素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003586095thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 細野透明電子活性プロジェクト 領域
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