| 研究課題/領域番号 |
15K05602
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| 研究機関 | 愛知工科大学 |
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研究代表者 |
大竹 才人 愛知工科大学, 工学部, 准教授 (30437355)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 光電気化学 / 半導体電極 / 機能材料 |
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| 研究実績の概要 |
複合電極の基板となるSiは可視光の長波長領域を吸収する役割があるが、水溶液中で電極として利用する場合は、化学的に不安定なSi 表面が酸化されることで半導体特性が損なわれることが考えられる。そこではじめに、Si表面の防酸化処理について取り組んだ。本年度は、Si表面をメチル基で修飾することによって、Si表面の化学的安定性が確保されてATR-FTIR観察により優れた防酸化効果が確認できた。この結果を踏まえて、より効果が高いと考えられる各種表面アルキル修飾等によるSi電極の光電気化学特性評価と表面修飾法の高度化を更に進めて、水溶液中でのSi表面の防酸化による十分な光電気化学特性を達成させていく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Si表面メチル終端化において、本研究ではBansalらによって報告されている塩素化を経る２段階でアルキル終端化を行う手法を採用した。ATR-FTIR観察の結果、メチル終端n-Si (111)表面のATR-FTIRスペクトルは2966cm-1にメチル基由来のC-H伸縮振動のピークが観測されたことから、n-Si(111)表面がメチル終端されたと考えられる。しかし2925、2855cm-1には、メチレン基のC-H伸縮振動によるピークも現れた。これは、CH3Liの溶媒として用いたジエチルエーテルや、その他の不純物が表面に付着したためと考えられる。また、メチル終端n-Si(111)を再度H終端化させる試みとして、続けてNH4Fでのエッチングを試みた。ATR-FTIRスペクトル観察により、Si-H結合に起因するシャープなピークは再現しなかった。これは、水素終端のみを施されたn-Si(111)では、表面に存在するのは水素原子のみであるためにシャープなピークが現れるのに対して、今回のメチル終端後にNH4Fで再エッチングした後のn-Si(111)表面では、多数のメチル基が存在しているためにその影響を受けてピークがブロードになったものと考えられる。これらのことから、このメチル終端n-Si(111)表面のメチル基の被覆率は高いことが推測される。
以上をまとめると、光塩素化/アルキル化の２段階の手法を用いてメチル終端n-Si(111)表面が作製できたことが確認できた。また、NH4Fによる再水素終端化を行っても、Si-H結合由来のピークがシャープに現れなかったことからこの表面のメチル基による被覆率は大きいと推測した。
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| 今後の研究の推進方策 |
メチル基でのSi表面修飾が大変有効であったので、これを更に発展させてこのSi表面にヒドロシリル化反応を利用したアルキル基修飾を試みる。さらに耐酸化性を高めるために、この系に界面活性剤などの導入を検討することで、そのSi表面の更なる耐酸化性の向上を図る。これらの知見を踏まえて、表面アルキル基修飾等により得られたSi電極の光電気化学特性評価と表面修飾法の高度化を更に進めて、水溶液中でのSi表面の防酸化による十分な光電気化学特性を試みる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初予定していた物品の購入に変更はないが、平成28年度に他大学への異動が予定されることになったため、その購入時期を後倒しすることにより、次年度使用額が生じた。使用計画については、当初の計画と何ら変更はない。
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| 次年度使用額の使用計画 |
太陽電池評価測定に用いる300W キセノンランプ 朝日分光社製と、材料合成時に焼成するために使用するチューブ炉 山田電気製の購入に充てる。更に詳細な太陽電池特性を評価するための光量子計 MONOTECHを購入予定である。また、消耗品や実験機器類として、放射照度計 サトテック SPM-SD、カットオフフィルター CVI メレスグリオ社製、試薬・器具類・白金板電極 を計画している。
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