| 研究課題/領域番号 |
15560312
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
電子デバイス・電子機器
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| 研究機関 | 愛知工科大学 |
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研究代表者 |
畑中 義式 愛知工科大学, 工学部, 教授 (60006278)
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| 研究分担者 |
大道 学 愛知工科大学, 工学部, 講師 (20291875)
坂口 鋼一 愛知工科大学, 工学部, 講師 (20106975)
伊藤 敏 岐阜聖徳学園大学, 経済情報学部, 教授 (80130946)
神藤 正士 静岡大学, 工学部, 教授 (60023248)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2004
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| キーワード | プラズマCVD / 酸化チタン薄膜 / アモルファス酸化チタン薄膜 / 光触媒 / 超親水性 / 酸素センサー / 光伝導電流 / 活性化エネルギー |
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| 研究概要 |
リモートプラズマ法で作製された、アモルファスTiO2薄膜は膜中にOH基を含み、紫外線照射に対して、強い光活性機能を示し、超親水性機能と光触媒機能を示すことが確かめられた。これは、アモルファスTiO2中に含まれるダングリングボンドがOH基によって終端されることによって、欠陥準位が電気的に不活性化され、紫外線励起されたキャリヤーの寿命時間が長くなったために生じた光機能性と考えられる。
アモルファスTiO2のバンドギャップ中の欠陥準位密度がどのようなもので、どのように変化が起こったのかについては、まったく未知の事柄である。本研究では、電気伝導特性において暗電流の温度依存特性から、活性化エネルギーを求めると、0.4〜0.5eVの値が求まった。さらに、1mW/cm2の強度の紫外線照射を行った場合、真空中またはアルゴン雰囲気中において、6桁から7桁の電気伝導率の上昇が見られ、光を遮断した後も光電流の減少は少なく数時間にもわたって流れ続けた。このとき、光電流の温度依存特性から活性化エネルギーを求めると、0.35eであり、光で励起されたキャリヤーは0.35eVの準位に捕獲され、また放出されることを繰り返して電流が流れ続けるものと考えられる。
酸素ガスを含む雰囲気において、光電流は顕著な変化をした。光電流量は酸素ガス分圧に反比例し、光電流の光遮断後の電流減衰時定数は、酸素ガス分圧に反比例する結果が得られた。これらの実験結果は酸素ガスが光励起キャリヤーを再結合させる役割を演じているものと、考えられる。さらに、光触媒効果の本質的な原因が、光励起キャリヤの捕獲準位と酸素ガスへの電子の授受の関係から発生しているものと考えられ、本現象の更なる究明により、アモルファスTiO2コーティングの光触媒応用への知見が得られる目途がついた。
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