窒素含有グラフェン
平坦性、透明性、半導体性を有する高機能グラフェンのソリューションプラズマ合成
齋藤 永宏（名古屋大学大学院）
発明のポイント
ソリューションプラズマ法により、高窒素含有グラフェンを常温常圧で、簡便に、低コストで、大量合成可能。
従来のヘテロ原子含有グラフェンでは、ドープ位置がシート端部（エッジ）に偏り、グラフェンシートの平坦性を維持できなかった。
発明の概要
ヘテロ原子（窒素）の高ドーピング状態においても平坦性を維持しており、透明で、結晶性の高いヘテロ元素含有グラフェンを実現。
| 電極 | タングステン |
| ギャップ距離 | 1mm |
| 周波数 | 200kHz |
| パルス幅時間 | 1.0μs |
| 主溶媒 | DMF*,90wt% |
| 添加剤 | EMIM DCA*,10wt% |
| 処理時間 | 5min. |
| ドープ率 | 平坦性 | コスト | 温度/圧力 | |
|---|---|---|---|---|
| 化学蒸着法(CVD) | 低 | 低 | 高 | 800℃/真空 |
| 熱アニール法 | 低 | 低 | 低 | 1000℃/常圧 |
| ソリューションプラズマ (本技術) |
高 | 高 | 低 | 25℃/常圧 |
従来技術との比較・優位性
- ●ホール易動度：3.4cm2･V-1･s-1
- ●キャリア密度：1019cm-3
- ●シート抵抗値：16Ω･sq-1
- ●光透過率：80%以上(400-800nm)
想定される用途
- 1. 燃料電池用ヘテログラフェン酸素還元触媒材料
- 従来のPt系触媒では、自動車台数に量的限界有
- →量的限界の解消とPt系触媒のコストに較べ、1/10以下
- 2. 二次電池
- 従来、電極には金属やグラファイト微粒子などが使用
- →二次電池の電極触媒や導電助剤として使用することにより電池の大容量化・長寿化
- 3. フレキシブル半導体分野
- 従来のフレキシブルデバイスは、ITOやSiなど無機物が主
- →半導体や電極にグラフェンを使用することにより、フレキシブルデバイスの用途拡大
ライセンス可能な特許
発明の名称：ヘテロ元素含有グラフェン
国際公開番号：WO2019/066013
登録番号：特許第7036448号
