寄附講座（DOWAホールディングス）寄附講座（DOWA ホールディングス） Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)

地圏環境学分野
環境機能材料学分野
環境物質制御学分野

Geosphere Environment
Study of Functional Materials
Control of Environmental Materials

This DOWA Holdings Co., Ltd. Sponsored laboratory was inaugurated in FY 2004 and comes under the endowed division ofGraduate School of Environmental Studies. The main study aim of our laboratory is to solve the problems for conservation of ourenvironment taking the viewpoints of both manufacturer and high-consumption society into consideration. The researches in thisdivision are categorized mainly into (a) establishing the process of valuable material resources released in the society and control,
recycle and dispose of them efficiently and safely, (b) inventing the preparation of functional materials that can nurture environmental
friendly engineering applications such as electronic devices to relieve impact on the environment.
The research activities of the geosphere environmentalogy division were separation, decomposition and migration control ofpollutants such as heavy metals. And technologies related to the development of materials to concentrate and retain rare metals is also
being researched. On the other hand, the study of functional materials division focused on the mass production of inorganic materials
applicable for the electronic devices and batteries. These materials were prepared wet or dry process. The research in the control ofenvironmental materials division was on the development of technologies to apply carbon nanotubes for light emitting devices andmodified Si particles for the purpose of future Li-ion rechargeable batteries.

地圏環境学分野
本分野では、地圏環境における汚染物質の分離・分解、電子・電気機器廃棄物等からの希少金属資源リサイクル技術などの研究を推進している。2012 年 3 月には、本分野創設以来の修了生 2 名を輩出した。2012 年 4 月以降では、白鳥教授、須藤准教授以下、大学院生 1 名が所属し、下記のテーマを中心に活気ある研究活動を進めている。
アルミニウムによる硫酸還元細菌の抑制機構と廃石膏利用の促進（吉野石膏株式会社との共同研究）
建設廃棄物として多量に排出される廃石膏は、土壌中に投入すると硫化水素源となるために世界中において「嫌なモノ」として嫌われている。我が国では、最終処分する際には管理型処分場への埋設が義務付けられ、そのため土壌改良等の分野への再利用が進められていない。土壌環境における廃石膏からの硫化水素発生を抑制するために、アルミニウムによる硫酸還元細菌の特異的阻害効果についての研究を進めている。その結果、アルミニウムのキレート化に
Effect of Al on microbial specific growth rates.
(a) Specific growth rates of tested bacteria at
よって、ある種の硫酸還元
soluble Al concentration with/without chelate.
(b) Al solution without chelate. Al concentration:
細菌に対して、一般的な細200, 20, 2, 0.2, 0 mM (from left of photo)
菌種よりもより効果的に(c) Al solution with chelate at Al concentration抑制することを見出した。 20 mM. Chelate: D. W., oxalate, citrate, EDTA
(from left of photo)

紫外 LED による環境汚染物質の分解（DOWA ホールディングス株式会社との共同研究）
紫外光を放射する LED の開発が進んでいる一方、その適用拡大については大きな展開に至っていない。本講座では、環境機能材料学分野において紫外 LED の開発を進め

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Coexistence Activity Report 2012ており、同分野との連携のもと紫外 LED を利用した環境汚染物質の分解について検討を開始した。現在は、新規規制対象物質となった 1,4- ジオキサンを対象に検討を進めている。
欧州・アジアにおける電子・電気機器廃棄物リサイクルの視察調査（NPO 法人 RtoS 研究会と連携）
2012 年 5 月に、NPO 法人 RtoS 研究会を主宰として、電子・電気機器廃棄物のリサイクル先進地域である欧州に赴き、廃棄物関連の展示会、リサイクル関連施設の見学を実施した。リサイクル関連施設は、ベルギーの WEEE オペレーターである Recupel の同行のもと、家電系リサイクル工場
2 か所、自動車から家電までを対象とする工場を1か所を見学し、また亜鉛系スクラップリサイクル施設も訪問した。
さらに、スウェーデンでは、鉄系スクラップを中心にリサイクル処理を行っている企業および連携する Chalmers
University of Technologyを訪問した。また、12 月には早稲田大学とともにタイに出向き、タイにおける独特な廃棄物収集システム
Visiting of recycle industries of WEEE in EU.の調査を行った。
見学会
本講座では、毎年、工場見学会を実施している。2012年においては、12 月 5 日に宮城県にある東北リコー株式会社を訪れた。本見学会では、大学院において開講している「環境物質制御学」の受講者をはじめ、研究員 1 名、大学院学生 4 名が参加した。再生複写機のシステム概要の説明を受けるとともに、最新のトナー製造工場の見学と概要説明を受けた。複写機における部品のリユース、リサイクル、それを有効に実施するためのデザインコンセプトのほか、

教授

教授

准教授

助教

Professor

Professor

Professor

Associate Professor

Assistant Professor

白鳥 寿一

Toshikazu Shiratori

田中 泰光

鳥羽 隆一

Ryuichi Toba

環境に配慮した取り組みについて多くの議論が行われ、現場ならでは問題点の提起をはじめとする意見交換を行い、有意義な時間を持つことができた。

Yasumitsu Tanaka

須藤 孝一

Koichi Suto

下位 法弘

Norihiro Shimoi

環境機能材料学分野

Visiting of Tohoku Ricoh Co. Ltd.

環境物質制御学分野
カーボンナノチューブ (CNT) の面発光デバイスへの応用
照明デバイスの省エネ化への改善に対する要求は依然高く、輝度効率を上げる方法として、我々は CNT を用いた定電圧駆動する面発光デバイスを提案する。CNT を用いた電子デバイス応用研究は FE を含め多方面で多数報告されているが、実用化に成功した例は殆ど無い。そこで、CNT 自体の結晶均一性・処理・ハンドリング技術を確立し、発光面のばらつき・発光ちらつき・低寿命・高電圧駆動等の要因を制御しつつ省エネルギー型面発光デバイスの実用化に向けて応用研究・開発を推進する。CNT 分散に成功した電子源を用いた面発光の様子を図に示す。数インチサイズの発光面について、発光面均一性の向上・ちらつき低減・長寿命化を達成する CNT 電子源の構築に成功している。
Flat plate lighting with field emitter cathode.

紫外 LED 新型デバイス構造の開発
窒化物半導体による青色 LED、白色 LED は幅広い分野での応用がなされてきたが、近年、紫外線領域への展開も期待されている。しかしながら、既存の水銀ランプを置き換えるには、図のように約 2 桁以上の高出力化が必要である。
通常、窒化物半導体 LED では、サファイア基板を成長用基板として用いるので、発光層の一部を除去して n 型コンタクトを形成し横方向に電流を流す方式がとられてきた(1stGen.)。
次いで、サファイア基板側から光取だしを行う Flip-Chip 構造(2ndGen) が提案されたが、両者ともサファイア基板の熱伝導率が低く放熱性が悪く光取だし効率も良くないため、熱伝導率の高い別種基板にエピタUV-B
UV-A
UV-C
キシャル層を移しかえる方式が好ましい。本研究では、サファイア基板上に成長用バッファ層兼化学選択エッUV-LED
2012
チングが可能な犠牲層を用いたエピタキシャル層の転写手法を用いた縦 型 LED構造 (3rdGen) ならびにその発 展 型である4thGen の 新型構造の製造方法の確立を行い、1桁以上の高出力化を目指す。
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365

315(nm)UV Power Requirement by Application and Current Best Result UV LEDపฟຊ

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2nd Gen.
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3rd Gen.
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Si を利用したリチウムイオン二次電池活物質の創製
本研究は、リチウムイオン二次電池の電極材として Si 素材を活用し、コンポジット化によって理論的に導き出されている、容量限界までの高速充放電を何回でも可能にするための電気特性を持った二次電池を創製することを目的としている。
電池容量を多く、かつ多数回の繰り返し充放電を可能にするためには、Si を主材料として活用することは必要不可欠である。そこで、繰り返し充放電対策の初期研究として、粉末化した Si に他のリチウムイオンを吸蔵する酸化膜を被覆化させる方法および Si 粉末そのものをアモルファス化する方法で Si 自体の裂傷を防ぐ手法を開発している。

Endowed Division (Dowa Holdings Co., Ltd.)

Towards Establishing Environmentally Benign Material Synthesis and New Material Circulation Systems教授

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環境調和型新素材製造と新たな資源循環システムを目指して䝸䝣䝖䜸䝣ᢏ⾡ᚲ㡲Output Power Level for Various LED Structure

電子線注入型紫外線発光デバイスの開発
発光素子の外部量子効率 (EQE) は、内部量子効率 (IQE)とキャリア注入効率 (CIE) と光取出し効率 (LEE) との積である。特に 360nm よりも短波長側では、窒化物半導体の混晶は、AlxGa1-xN を用いることになるが、Al 組成 x が高くなるほど p 型（Mg ドープ）層のアクセプターエネルギー準位が深くなり、キャリア濃度が充分大きくとることが困難になる。したがって pn 接合でのキャリア注入効率が著しく劣る。そのため、IQE が比較的高いにも関わらず、数％程度の外部量子効率に留まっている。また pn 接合を形成するための p 型層は発光した光の吸収層にもなるし、電極による光遮蔽の問題も有る。
本研究では、上記 p 型層の諸問題を避けるため、AlGaN系発光層を電子線により励起する方式により、特に UV-C帯での高効率発光デバイスを開発する。

アクティビティレポート 201257