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CARBON NITRIDE DISPERSION AND METHOD FOR FORMING CARBON NITRIDE FILM USING THE SAME

Patent code	P210017390
File No.	DP1922
Posted date	Jan 20, 2021
Application number	P2019-094473
Publication number	P2020-189761A
Date of filing	May 20, 2019
Date of publication of application	Nov 26, 2020
Inventor	(In Japanese)大谷直毅 (In Japanese)渡辺貴大
Applicant	(In Japanese)学校法人同志社
Title	CARBON NITRIDE DISPERSION AND METHOD FOR FORMING CARBON NITRIDE FILM USING THE SAME
Abstract	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nitride dispersion excellent in dispersibility of nano-amorphous layered carbon nitride for forming a film by a coating method, and to provide a method for forming a carbon nitride film using the carbon nitride dispersion. SOLUTION: A carbon nitride dispersion of the present invention comprises nano-amorphous layered carbon nitride dispersed in a dispersion medium. The dispersion medium is a strongly acidic oxo acid or a strong base. In the carbon nitride dispersion of the present invention, the nano-amorphous layered carbon nitride is dispersed in a dispersion medium, and the difference between a surface free energy of the nano-amorphous layered carbon nitride and a surface free energy of the dispersion medium is 15 mJ/m² or less. A method for forming a carbon nitride film of the present invention is a method of electrostatically spraying the carbon nitride dispersion of the present invention.
Outline of related art and contending technology	(In Japanese) 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）。
Field of industrial application	(In Japanese) 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。
Scope of claims	(In Japanese) 【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。
IPC(International Patent Classification)	C01B 32/914 Carbides of single elements H01L 21/208 using liquid deposition
F-term	4G146MA20 Other carbide * 4G146MB02 Granular and powdered (including ultrafine particles and crushed materials) 4G146MB03 Membrane and film 4G146NA01 Carbon, graphite, coke and coal 4G146NB12 Discharge and plasma 4G146NB14 Non-oxidative gas, inert gas, noble gas and nitrogen 4G146PA02 By wet process (including cleaning) 4G146PA06 Heating treatment 4G146PA13 Compositing and mixing (PA15-PA18 are also imparted) 4G146PA15 Use of treatment agents (including coating agents and compositing agents) * 4G146PA20 Others 4G146QA02 Characterized by heating equipments 4G146QA10 Others 5F053AA50 Others 5F053BB60 Others 5F053DD20 Others 5F053FF01 Thin films 5F053GG03 Amorphous materials (i.e., non-crystalline) 5F053HH05 Growth substrates other than semiconductors 5F053LL01 Light-emitting bodies 5F053LL05 Solar cells 5F053LL06 Light sensors 5F053PP03 Variants that perform heat treatment and annealing 5F053RR05 Improvement of manufacturing capability (e.g., shortening the manufacturing process and time) 5F053RR13 Improvement of economy (e.g., cost reduction, economizing on materials)
State of application right	Published

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Related data

Specification	P2020-189761A
Publication of unexamined applications	P2020-189761A(PDF,461KB)

Category

Applicant	Doshisha University (96) < School organization (7360)
IPC	C01 (446) H01 (1296)
F-term	4G146 (126) 5F053 (18)