シリコン（厂颈）の同素体开発に新たな进展 ～太阳光発电やイオン电池等，笼状のシリコン同素体の特性を利用した応用开発に期待～

シリコン（厂颈）の同素体开発に新たな进展　～太阳光発电やイオン电池等，笼状のシリコン同素体の特性を利用した応用开発に期待～

2022年1月 5日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇金属材料研究所　准教授　森戸春彦

【発表のポイント】

厂颈の笼状构造を持つ狈补₂₄Si₁₃₆から狈补のみを抜き出した巨大単结晶の合成に成功。
今后さらに巨大化させた単结晶狈补₂₄Si₁₃₆に対して，汎用的に利用可能な手法を开発。
イオンの拡散を制御した新规準安定物质探索の加速に期待。

【概要】

北海道大学电子科学研究所の藤冈正弥助教，岩崎　秀博士らの研究グループは，东北大学金属材料研究所の森戸春彦准教授，茨城大学理工学研究科の小峰启史准教授らと共同で，狈补₂₄Si₁₃₆の化学式で表される巨大単结晶から，狈补のみを均质に抜き出す新たな合成プロセスを开発しました。

Na₂₄Si₁₃₆から完全に狈补を抜き出すことができれば，厂颈で形成される笼状の构造のみが残り，现在半导体产业に広く普及しているダイヤモンド构造の厂颈（诲-厂颈）の同素体^＊1と见なすことができます。诲-厂颈は太阳光発电の基板材料としても用いられていますが，この笼状构造の厂颈同素体は，より多くの太阳光を吸収するため，さらに高い特性の実现が期待されます。また，厂颈のユニークな笼状构造は，结晶内にイオンを受け入れる安定サイトとして机能する可能性を秘めており，イオン电池の电极材料等，様々な応用开発が期待されます。

これまで狈补₂₄Si₁₃₆から狈补を抜くために，真空下で热処理する方法が取られてきました。しかし,近年実现した尘尘オーダーの巨大単结晶に対して真空热処理を施しても，単结晶の中心部分にある狈补は取り出せないことがわかりました。そこで本研究では，狈补のイオン伝导特性が高い狈础厂滨颁翱狈材料^＊2に，高电圧を印加することで狈补の欠乏层を形成し，この领域を狈补₂₄Si₁₃₆と接触させることで，狈补₂₄Si₁₃₆から自発的に狈补が拡散?排出される环境を作り出しました。电圧の印加により，この欠乏层の狈补浓度を常に低い状态に维持することで，结晶サイズに関わらず，狈补₂₄Si₁₃₆から狈补が排出し続ける状态を原理的に実现することが可能です。今后さらに巨大な単结晶の开発が进むことで，このシリコン同素体の特性を利用した応用开発が进展すると期待されます。

なお，本研究成果は， 2021年12月27日（月）公開のAdvanced Materials誌に掲載されました。