【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.23】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24UT0280

利用課題名 / Title

疑似単結晶細孔骨格を有するメソ多孔性セラミックス薄膜の合成

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

薄膜,X線回折/ X-ray diffraction,ナノ多孔体/ Nanoporuous material

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

鈴木 孝宗

所属名 / Affiliation

東京電機大学工学部 自然科学系列

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

府川和弘,飯盛桂子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-202：高輝度In-plane型X線回折装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

酸化チタン(TiO₂)の光触媒活性を向上させるためには、光励起由来の正孔・電子を効率的に触媒表面に移動させ、触媒内部における電子-正孔対の再結合を防ぐことが重要である。正孔・電子はそれぞれ別の結晶面に移動しやすいことが知られているため、結晶面の制御により結晶界面を減らすことで、電子-正孔対の再結合が抑制されると期待される。本研究では、自身の先行研究¹⁾を参考に新手法にて作製したナノ多孔性TiO₂薄膜において、結晶面制御の成否を薄膜XRD測定により評価した。

実験 / Experimental

LaAlO₃ (LAO) (001)単結晶基板上にポリスチレン(PS)ナノ粒子が最密充填したオパール構造を作製した後、毛細管現象を用いてPSナノ粒子間にTiO₂前駆溶液を満たした。熱焼成により、PS鋳型除去と骨格結晶化を行い、鋳型の反転構造である逆オパール構造を有するTiO₂薄膜を作製した。自機関で作製したTiO₂薄膜の結晶面が液相エピタキシャル成長により制御されているか判別するため、支援機関にて薄膜X線回折(XRD)測定(SmartLab(9kW))を実施した。

結果と考察 / Results and Discussion

作製した薄膜のXRD測定を行ったところ、図1に示した様に、TiO₂の回折ピークはLAO(001)基板に平行なAnatase型の(004)面に帰属されるピークが選択的に観測された。このことから、TiO₂結晶格子のc軸がLAO基板に対して垂直配向しており、エピタキシャル成長がなされていると推測された。そこで、試料表面の法線方向に対して面内回転させるφスキャン測定を実施した。TiO₂もLAOも共に等価な(101)面を4つ有することから、エピタキシャル成長が実現できていれば、90°ごとに回折ピークが現れると予想される。図2に測定結果を示すが、予想通り、双方の回折ピークが同位置に現れた。このことから、TiO₂結晶格子の面内方向(a, b軸方向)はLAO単結晶基板の面内方向に揃っており、エピタキシャル成長がなされたことを確認できた。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

図1　作製した薄膜のXRDスペクトル(2θ/θスキャン)

図2　作製した薄膜のXRDスペクトル(φスキャン)

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

参考文献1) N. Suzuki et al., RSC Adv., 10, 40658-40662 (2020).

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. 鈴木孝宗 他, 日本セラミックス協会2025年年会（浜松）,令和7年3月6日
2. 鈴木孝宗 他, 2025年第72回応用物理学会春季学術講演会（野田/オンライン）,令和7年3月17日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件