Separation of surface and bulk recombination velocities of carriers in SrTiO3 for optimization of photocatalytic performance

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01828
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 30010:Crystal engineering-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Kato Masashi 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80362317)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 潘 振華 中央大学, 理工学部, 助教 (90870551)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: SrTiO3 / キャリア再結合 / 表面 / 光触媒 / 酸化物

Outline of Final Research Achievements

In this study, we succeeded in quantifying the surface recombination velocity of SrTiO3 and separated it from bulk recombination. Furthermore, by using angle-lapped SrTiO3, the surface recombination velocities and bulk carrier lifetime were successfully determined with high accuracy. The results also showed that the CoOx support does not affect the surface recombination of SrTiO3, while the dislocations generated by the machining process form traps on the surface and reduce the photocatalytic performance of SrTiO3. We believe that our results are sufficient to achieve our goal of separating and quantifying surface and internal recombination, which is necessary for material design to improve the energy conversion efficiency of SrTiO3 photocatalysts.

Free Research Field

半導体工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光触媒は太陽光を水素などのエネルギー資源に変換可能な材料であり、将来的に社会へ再生可能エネルギーを供給するキーマテリアルである。本研究では光触媒として実績のあるSrTiO3を対象に、光触媒構造を最適化するための表面・バルク再結合を定量した。これは従来の光触媒設計において、検討されてこなかった物性値であり、半導体物理を光触媒に適用し学理を解明したという学術的意義を有している。また上記のように、将来社会へのエネルギー供給技術としての可能性もある成果であり、十分な社会的意義を示すものである。