2014 Fiscal Year Annual Research Report
二酸化炭素還元へ向けた分極制御窒化物半導体による可視光応答型新規光電極の開発
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14J08965
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
中村 亮裕 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | 窒化物半導体 / 光電極 / 分極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では, 極薄AlN層を内部に導入した独自の構造を持つ窒化物半導体光電極により, 可視光を利用した水分解による水素生成およびCO2還元による燃料生成を目指す. 光電極単体での水分解には開放電圧の向上が必須であり, 本年度は分極を利用する上で特に重要となるAlN層に着目して実験を進めた. AlN層の成長温度の影響を精査することにより, AlNとGaNの界面の急峻性が提案する構造において非常に重要なパラメータであることを見出した. 開放電圧の向上に向けてAlN層の成長条件を検討し, 従来と比較してより高品質な, 高い界面の急峻性と高い表面平坦性を有するAlN層の成長技術の開発に成功した. また, 半定性的な議論に留まっていた提案構造の光照射下でのバンド図を, 数値計算により示すことに成功した. バンド図は光照射下でも想定通りの形状を持つことが明らかとなり, 本研究で最終的に目指す構造の動作が現実的なものであることを示した. 更に, 提案構造が太陽電池としての動作も可能であることを数値計算により確認した.
+c面上のInGaN太陽電池中では, InGaN層の持つ分極が光キャリアの分離を妨げるため, 高In組成InGaNの利用が困難であることが知られている. しかしながら提案構造は分極を活用しているため, +c面上の構造であるにもかかわらず, 全In組成域で良い太陽電池特性を示すことが明らかとなった. 比較的成長が困難であるp型層を必要としない点でも優れており, 提案構造が+c面上の太陽電池としても有用であることを新たに見出した.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案構造の特性改善に向けて重要な知見を得ることができ, また従来よりも高品質なAlNの結晶成長技術の開発に成功した. また, 数値計算によって構造の妥当性及び新たな応用先を示すことに成功しており, 研究は順調に進展しているといえる.
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| Strategy for Future Research Activity |
従来よりも高品質なAlN層を光電極構造で利用し, 開放電圧の向上を狙う. 続いて光吸収層としてInGaN層を導入することで可視光の利用を狙う. 更に並行して太陽電池動作の実証を狙う.
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Research Products
(10 results)
