| 研究概要 |
内側にチタン(Ti),外側に亜鉛(Zn)ターゲットを配置した三磁極型マグネトロンスパッタ装置を用い,内側と外側のスパッタサイクル比(組成)を変化させて成膜した酸化チタン(TiO_2)と酸化亜鉛(ZnO)の複合薄膜からZnOを溶解させて高比表面積半導体電極薄膜を得ることを試みた.本年度はTiとZnを交互にスパッタした複合膜(単層膜)だけでなく,基板上にTiO_2をスパッタした後Ti/Zn複合膜,更にその上にZnOを堆積させた3層膜を作製し,表面状態の変化を調べた.亜鉛の溶解には酢酸を用いた.
三層膜では酢酸によって最表面のZnOが溶解されることで,溶解前に検出されたZnOのピークがなくなり,溶解後はルチルとアナターゼTiO_2のみの組成となった.複合膜の下に成膜したTiO_2膜の構造の影響を受けて,TiO_2なしに比べアナターゼTiO_2のピークが強く現れた.酢酸に浸す前の表面状態は緻密であったが,溶解後の表面はカラム外周が大きく浸食され,表面積の増加が期待される構造となった.表面に堆積させたZnOが溶解の核となり,複合膜も浸食される結果となったと推測される.またTiとZnのスパッタ時間を変えることで,カラム直径に差ができ,溶解後の浸食状態にも違いが見られたことから三層膜中のTi/Zn複合膜の作製条件を変えることで,表面粗さをコントロールすることが可能であることが確認できた.
得られた薄膜の触媒能力をメチレンブルーの分解によって検証した結果,TiとZnのスパッタ時間比が6/1の試料でTiO_2単層または複合膜のみからなる膜に比べて高い触媒能力が得られた.これは表面積の増加による効果であると推測され,内部に残留している亜鉛の効果については未確認である.これまでの研究では太陽電池用の半導体電極としての性能を調べるところまで至らなかったが,電極としての特性も期待できると考えている.
|
