硫化ホウ素シートは、ホウ素と硫黄から構成される原子4層の厚みの二次元状に広がった物質で、優れた熱電特性や水素吸蔵特性を示すことが理論的に予測されていました。しかしながら、これまでに実際に合成あるいは観測された報告はありませんでした。本研究で、国立大学法人東海国立大学機構 名古屋大学大学院工学研究科の徳永 智春 助教らの研究グループは、菱面体硫化ホウ素という層状の物質の表面を剥離することにより、硫化ホウ素シートの生成に成功しました。
分析の結果、この硫化ホウ素シートは、ホウ素と硫黄が共有結合した半導体であり、このシートを重ね合わせることで、バンドギャップが最大で1.0 eV（エレクトロンボルト）程度変化することが分かりました。これは、太陽電池やトランジスタなどの電子デバイス部品や、光触媒として用いる上で重要な特性です。さらに、電子の有効質量が軽いという性質を持ったn型半導体であることが計算により示されました。
今後、理論予測されていた熱電材料や水素貯蔵材料としての応用に加え、電子デバイスの半導体部品としての利用や、光触媒としての応用、光に反応するセンサー材料など、幅広い分野への展開が期待されます。
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【題 名】 Crystalline boron monosulfide nanosheets with tunable bandgaps.
（バンドギャップが可変な硫化ホウ素ナノシート結晶）
【著者名】 H. Kusaka（日下陽貴）†, R. Ishibiki（石引涼太）†, M. Toyoda（豊田雅之）†, T. Fujita（藤田武志）, T. Tokunaga（徳永智春）, A. Yamamoto（山本明保）, M. Miyakawa（宮川仁）, K. Matsushita（松下恭介）, K. Miyazaki（宮﨑啓佑）, L. Li（Linghui Li）, S. L. Shinde（Satish Laxman Shinde）, M. S. L. Lima（Mariana S. L. Lima）, T. Sakurai（櫻井岳暁）, E. Nishibori（西堀英治）, T. Masuda（増田卓也）, K. Horiba（堀場弘司）, K. Watanabe（渡邊賢司）, S. Saito（斎藤晋）, M. Miyauchi（宮内雅浩）, T. Taniguchi（谷口尚）, H. Hosono（細野秀雄） and T. Kondo（近藤剛弘）
†These authors contribute equally
【掲載誌】 J. Mater. Chem. A
【掲載日】 2021年10月27日
【DOI】 10.1039/D1TA03307G
【URL】 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/TA/D1TA03307G
