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窒化炭素分散液及びこれを用いた窒化炭素膜の成膜方法

国内特許コード P210017390
整理番号 DP1922
掲載日 2021年1月20日
出願番号 特願2019-094473
公開番号 特開2020-189761
出願日 令和元年5月20日(2019.5.20)
公開日 令和2年11月26日(2020.11.26)
発明者
  • 大谷 直毅
  • 渡辺 貴大
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 窒化炭素分散液及びこれを用いた窒化炭素膜の成膜方法
発明の概要 【課題】 本発明は、塗布法で成膜するために、ナノアモルファス層状窒化炭素の分散性に優れた窒化炭素分散液を提供するとともに、この窒化炭素分散液を用いる窒化炭素膜の成膜方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明の窒化炭素分散液は、ナノアモルファス層状窒化炭素が分散媒に分散されてなり、前記分散媒が、強酸性のオキソ酸又は強塩基である。本発明の窒化炭素分散液は、また、ナノアモルファス層状窒化炭素が分散媒に分散されてなり、前記ナノアモルファス層状窒化炭素の表面自由エネルギーと前記分散媒の表面自由エネルギーの差が15mJ/m2以下である。本発明の窒化炭素膜の成膜方法は、前記本発明の窒化炭素分散液を静電噴霧する方法である。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要 電圧を印加することによって発光する現象をエレクトロルミネッセンス(Electro Luminescence:EL)という。
この現象を利用した発光素子として、発光ダイオード(Light-Emitting Diode:LED)が知られている。特に、有機物からなる発光ダイオードは、有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode:OLEDs)と言われる。

OLEDsは、応答速度・高演色性・フレキシブル・自発光であるため、薄くて安価なデバイスが実現でき、新たなディスプレイや照明として現在研究されている。ただ、有機物の劣化による寿命の低下という問題があり、現在その劣化を防ぐための封止に関する研究も盛んに行われている。

また、一般的な発光ダイオードであるInGaN青色LEDはレアメタルであるインジウムを用いている。しかし、MOCVDによる結晶成長では有毒ガスが必要となり、サファイア基板は1000℃を超える加熱が必要となるため、環境への負荷の問題があるほか、高価であることも問題に挙げられる。

これらの問題を解決できる可能性があるのが、ナノアモルファス層状窒化炭素(nano-amorphous graphitic carbon nitride;na-g-C3N4)である。この材料は、約2.7eVのエネルギーバンドギャップを持つ非金属半導体であり、約50nm程度のナノ粒子である。そして、グラファイトのようにファンデルワールス力で各層が積み重なった層状物質である。この物質は興味深い分子構造を持ち、高い熱安定性・化学安定性・生体適合性・可変なバンドギャップ、また地球上に豊富に存在する窒素と炭素のみから合成できるという特徴から非常に注目されている物質である。そのため、発光素子や光触媒、太陽電池、燃料電池、蛍光センシングなど、様々な
可能性が報告されている(例えば、非特許文献1参照)。
産業上の利用分野 本発明は、窒化炭素が分散媒中に分散された窒化炭素分散液及びこれを用いた窒化炭素膜の成膜方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
ナノアモルファス層状窒化炭素が分散媒に分散されてなり、前記分散媒が、強酸性のオキソ酸又は強塩基である、窒化炭素分散液。

【請求項2】
前記強酸性のオキソ酸が、硫酸、硝酸、メタンスルホン酸及びトリフルオロ酢酸から選ばれ、前記強塩基が水酸化ナトリウム又は水酸化カルシウムである、請求項1に記載の窒化炭素分散液。

【請求項3】
ナノアモルファス層状窒化炭素が分散媒に分散されてなり、前記ナノアモルファス層状窒化炭素の表面自由エネルギーと前記分散媒の表面自由エネルギーの差が15mJ/m2以下である、窒化炭素分散液。

【請求項4】
前記分散媒が、ジメチルスルホキシド又はγ-ブチロラクトンである、請求項3に記載の窒化炭素分散液。

【請求項5】
請求項1から4までのいずれかに記載の窒化炭素分散液を静電噴霧する、窒化炭素膜の成膜方法。
出願権利状態 公開
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