光電極エネルギー変換効率の革新的向上を目指した窒化物低温積層技術の開発

• 研究課題/領域番号: 25K08325
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 西川 雅美 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (20622393)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2029-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2028年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2027年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2026年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 窒化物 / 低温成膜 / レーザ

研究開始時の研究の概要

持続可能エネルギー技術である「太陽光と水から水素を製造する光電極」の光エネルギー変換効率を革新的に向上させるため，光電極の内部に植物の光合成システムを模倣した電位ステップ構造を形成させる．具体的に，価電子帯の電位と伝導帯の電位がそれぞれ異なる酸化物と窒化物を層状に複合化することで，深さ方向に多段階の電位ステップ構造を形成し，超高効率に電子－正孔を電荷分離させる．その積層構造の実現に向け，低温で酸化物が積層可能な「窒素プラズマアシスト窒化物ナノ粒子光反応法」を開発し，窒化物の低温積層技術を確立する．本プロセスにより，酸化物の特性を変えずに窒化物を積層可能とし，電位ステップ構造を実現していく．