筑波大ら、「ホウ素」と「硫黄」から新たな半導体 電子デバイスへの応用に期待

[松浦立樹，ITmedia]

　筑波大学と東京工業大学、高知工科大学、東京農工大学、名古屋大学、高エネルギー加速器研究機構の研究チームは10月28日、「ホウ素」と「硫黄」から新しい半導体物質の生成に成功したと発表した。今後、電子デバイスの半導体部品としての利用など、幅広い分野への展開が期待できるという。

　ホウ素化合物はさまざまな安定構造を示すことが知られており、硫黄と1：1の割合で構成される「硫化ホウ素シート」が原子4層程度の厚みで安定な構造を取ることも理論的に予測されていた。この化合物は構造によって、超電導性や半導体の特性、熱を電気に変える「熱電性能」など、さまざまな性質を持つとも考えられていたが、実際に合成した例や観測報告はこれまでなかったという。

硫化ホウ素シートの構造

　研究チームでは、「菱面体硫化ホウ素」という層状の物質をまず合成。この化合物はもこれまでに数件しか合成報告がなかったが、高圧・高温環境から室温まで急冷することで合成できたという。これを剥離することで硫化ホウ素シートの生成に成功した。

菱面体硫化ホウ素の走査電子顕微鏡（上段）と、電子線マイクロアナライザー観察（中段・下段）の結果。黄色は硫黄、緑はホウ素の部分で両者が電子顕微鏡像と同じ形をしていることから、観察している試料が全て硫黄とホウ素で構成されていることが分かる

　このシートを重ねると、電子のエネルギー差である「バンドギャップ」が最大で1.0eV（エレクトロンボルト）変化したという。

　硫化ホウ素シートは軽い元素から構成されており、非常に薄いため、サイズの微小化が求められる電子デバイスなどで新しい半導体部品となる可能性がある他、太陽電池や光に反応するセンサーの材料などへの応用も考えられると研究チームは説明する。

　この研究は、学術雑誌「Journal of Materials Chemistry A」に10月27日付で掲載された。

【訂正履歴：2021年11月2日 午後0時5分　研究の中心人物が筑波大学の出身であったため、タイトルや一部表現を修正しました。また、一部間違えた情報を掲載していたため、該当部分を削除しました。おわびして訂正いたします。】

【訂正履歴：2021年11月2日 午前11時50分　初出時、主語を東京農工大学のみとしていましたが、実際は複数の研究機関による共同研究でした。また、一部間違えた情報を掲載していたため、該当部分を削除しました。おわびして訂正いたします。】