2010 Fiscal Year Annual Research Report
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21540326
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
徳永 英司 東京理科大学, 理学部, 准教授 (70242170)
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| Keywords | 水 / ポッケルス効果 / 電気光学効果 / 電気二重層 / ITO / GaN / TiO2 / DMSO / メタノール |
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| Research Abstract |
電解質水溶液中の電極に電圧を印加すると、電極表面に高電場が集中した厚さ数nmの水の電気二重層、電極内部に空間電荷層が形成される。電極界面の水の電気二重層内のポッケルス効果の電極依存性をITO以外にGaNとTiO2について調べ、インピーダンス測定を高精度に行い、前年よりも信頼性の高い値GaN:r_13=0.18×100pm/V、TiO2:r_13=(0.40-0.53)×100pm/Vを得た。これらはITO界面の値r_13=(2.0±0.3)×100pm/Vと比べて小さく、水のポッケルス効果には電極依存性があることがわかり、電極界面と水との相互作用が重要であることを示唆している。
さらに、水以外の極性溶媒、メタノール、エタノール、ジメチルスルホキシド(DMSO)についてもインピーダンス測定を高精度に行い、ITO電極界面でのポッケルス係数の大きさの順序はメタノール、水、エタノール、DMSOの順であることがわかった。
以上をまとめると、窒化物半導体と酸化物半導体では酸化物が、水素結合性溶媒と非水素結合性の溶媒では前者がポッケルス係数が大きい結果になっていて、電極と溶媒分子の水素結合による中心対称性の破れがポッケルス効果の原因であることが強く示唆される。水素結合しないDMSOでも1/10程度の大きさのポッケルス係数を持っていることは、水素結合以外の寄与もあることを示している。もっとも重要な結果は、水よりもメタノールが大きなポッケルス効果を示したことで、水素結合性は水のほうが大きいが、メタノールのほうが水よりも粘性が低いことや、分子の対称性が低いことなどが寄与している可能性がある。
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