スパッタ法による高機能光触媒の開発

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14050087
• 研究機関: 青山学院大学
• 研究代表者: 重里 有三 青山学院大学, 理工学部, 教授 (90270909)
• キーワード: 光触媒 / スパッタリング / 酸化チタン / 可視光応答性 / 防汚ガラス / 光誘起超親水性 / スマートウインドウ / パルススパッタリング

研究概要

実用化を考慮した場合に極めて有利であるTiメタルターゲットを用いたユニポーラパルスdcスパッタ法において、プラズマ発光制御を用いることで、遷移領域内での成膜に成功した。作製した膜は大気中300、400℃で1時間焼成を行った。膜の構造解析にはX線回折(XRD)を用い、光触媒活性度の評価として、ブラックライト(0.4mW/cm^2、主波長:352nm)照射時の純水に対する接触角測定、及びアセトアルデヒドの酸化分解活性測定を行った。XRDパターンより、未焼成の状態ではどの膜もアモルファスであり光触媒活性度を示さなかったが、300℃以上で焼成することにより結晶化することが確認できた。また、アセトアルデヒドの分解活性測定では、未焼成の膜ではほとんど分解活性は見られないが、300℃、400℃で焼成した膜では、発光強度が小さい条件で作製した膜ほど高い分解活性を示した。このことは遷移領域内において、微妙な酸素分圧の制御に成功しており、作製した膜の酸化状態が系統的に変化していることを反映している結果であると考えられる。また、300、400℃で焼成することにより十分な分解活性を有する膜を90nm/min.(発光強度:4.0V)の高速度で成膜することに成功した。さらに、Tiターゲットを装着したDCスパッタ装置で、ターゲットから飛来し薄膜成長表面に降り注ぐ高エネルギー酸素負イオンのin-situ解析にも取り組み、成膜中の負イオン照射量とその酸化チタン膜の光触媒活性度との相関関係を明らかにすることができた。このときに酸素負イオンの発生メカニズムの解明にも成功した。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamagishi, S.Kuriki, P.K.Song, Y.Shigesato: "Thin Film TiO_2 Photocatalyst Deposited by Reactive Magnetron Sputtering"Thin Solid Films. 442. 227-231 (2003)
• [文献書誌] P.K.Song, Y.Irie, Y.Sato, Y.Shigesato: "Crystallinity and Photocatalytic Activity of TiO_2 Films Deposited by Reactive Sputtering Using Ne, Ar, Kr, or Xe Gases"Jpn.J.Appl.Phys.. 43, 3A. L358-L361 (2004)
• [文献書誌] P.K.Song, Y.Irie, S.Ohno, Y.Sato, Y.Shigesato: "Crystallinity and Photocatalytic Activity of TiO_2 Films Deposited by Reactive Sputtering Using Various Magnetic Fields Strengths"Jpn.J.Appl.Phys.. 143, 4A. L442-L445 (2004)
• [文献書誌] S.Ohno, D.Sato, M.Kon, P.K.Song, Y.Shigesato, et al.: "Plasma emission control of reactive sputtering process in mid-frequency mode with dual cathodes to deposit photocatalytic TiO_2 films"Thin Solid Films. 446. 207-212 (2003)
• [文献書誌] P.K.Song, M.Yamagishi, H.Odaka, Y.Shigesato: "Photoinduced Hydrophilicity of Epitaxially Grown TiO_2 Films by Magnetron Sputtering"Jpn.J.Appl.Phys.. 42, 12B. L1529-L1531 (2003)
• [文献書誌] 重里有三, 他(監修:橋本和仁, 藤島昭): "図解光触媒のすべて"工業調査会. 308(91-93, 110-112) (2003)