アニオンドープによりバンド制御した鉄・銅系酸化物半導体光触媒の研究

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22550188
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 株式会社豊田中央研究所
• 研究代表者: 森川 健志 株式会社豊田中央研究所, 先端研究センター 光エネルギー貯蔵プログラム, 主席研究員 (70394666)
• 連携研究者: 荒井 健男 株式会社豊田中央研究所, 光エネルギー貯蔵プログラム, 研究員 (70375145)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: p 型半導体 / スパッタリング / 光触媒 / 酸化鉄 / 酸化銅 / 光電流

研究概要

スパッタリングとポストアニールを駆使し、安価な材料hematite(α-Fe_2O_3)をN ドープによってp 型半導体とすることに成功した。N はFe_2O￥3 結晶中のO サイトを置換しアクセプターとして機能していることが強く示唆された。またアニオンN とともにカチオンZn をドープすることにより、N- Fe_2O_3 やZn- Fe_2O_3 よりも高い水溶液中光電流値を示すp 型半導体N,Zn- Fe2O3 の合成にも成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Photoactivity of p-Type α-Fe2O3 Induced by Anionic/Cationic Codoping of N and Zn (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, T. Arai, T. Motohiro
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 6 ページ: 041201
  • 査読あり
• [雑誌論文] p-type conduction induced by N-doping in α-Fe2O3 (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, K. Kitazumi, N. Takahashi, T. Arai, T. Kajin
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 98 ページ: 242108-1
  • 査読あり
• [学会発表] Photoelectrochemical water splitting and CO2 reduction using p-type N-doped α-Fe2O3 (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, T. Arai, et al.
  • 学会等名: IPS-19
  • 発表場所: California Institute of Technolog
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] Solar CO2 Reduction Conjugated with H2O Oxidation Utilizing Semiconductor/Metal ‐Complex Hybrid (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa
  • 学会等名: The International Symposium on Photocatalysis
  • 発表場所: 京都大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] p-type conduction in N-doped α-Fe2O3 for solar fuel generation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, S. Sato, T. Arai, T. Kajino
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2011-11-29
• [学会発表] Visible -light -induced selective photochemical and photoelectrochemical CO2 reduction utilizing semiconductor/metal-complex hybrid photocatalysts (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, et al.
  • 学会等名: Gordon Research Conference /Chemical Reactions at Surfaces
  • 発表場所: Ventura
  • 年月日: 2011-02-09
• [学会発表] P-type conduction in N-doped N-Cu2O, N-ZnO and N-Ta2O5 semiconductors essential for Photocatalytic Solar Fuel Production (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Morikawa, et al.
  • 学会等名: Zing Conference - Solar Fuels/ Photochemistry Conference 2010
  • 発表場所: Cancun
  • 年月日: 20101200
• [産業財産権] 半導体材料並びにそれを用いた光触媒体、光電極及び太陽電池 (2011)
  • 発明者名: 森川健志、荒井健男、梶野勉
  • 権利者名: 株式会社豊田中央研究所
  • 産業財産権番号: 特願2011-122317
  • 出願年月日: 2011-05-31
• [産業財産権] 光応答性材料及びその製造方法 (2010)
  • 発明者名: 森川健志、荒井健男、梶野勉
  • 権利者名: 株式会社豊田中央研究所
  • 産業財産権番号: 特願2010-273100
  • 出願年月日: 2010-12-08