| 研究課題/領域番号 |
23560018
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| 研究機関 | 神奈川県産業技術センター |
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研究代表者 |
秋山 賢輔 神奈川県産業技術センター, その他部局等, 主任研究員 (70426360)
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| 研究期間 (年度) |
2011-04-28 – 2014-03-31
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| キーワード | 鉄シリサイド / 光化学ダイオード / 助触媒 / 可視光 |
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| 研究概要 |
光触媒は日本の研究が先進する分野であり、水や空気清浄化技術等で利用され人工光合成への期待もされるクリーン技術である。現状は太陽光の紫外領域での動作にとどまっており可視光応答が課題となっている。一方、鉄(Fe)とシリコン(Si)で構成される鉄シリサイド半導体は良質な薄膜成長技術の飛躍的進展により、光半導体としての基礎物性の理解と発光・受光素子用の応用への研究がこの10年来わが国を中心に進められている半導体である。 本研究は鉄シリサイド半導体の禁制帯幅が0.80eVと狭いこと、光吸収係数が1eVで1E+5/cmと大きいことに着目し金(Au)を助触媒として担持した光化学ダイオードを作製し、可視光応答可能な光触媒の実現を目的としている。H23年度は光触媒効果による反応の内部因子のうち結晶系の制御、および高品質化の検討を行った。 AuとSiとの共晶反応による液相に改質したSi基板表面に気相からFeとSiを供給し、半導体相の鉄シリサイド結晶粒を成長させるため、化学気相成長法あるいはスパッタ法により基板の結晶構造 (単結晶、多結晶膜、アモルファス膜)、合成温度、原料供給速度、及びAu堆積量を変化させ、鉄シリサイドの結晶構造への影響を調べた。その結果、Au-Si共晶合金の液相を基板表面に導入することにより、これまでの気相成長法では作製が困難であったガラスや絶縁性の酸化物基板上においても鉄シリサイド半導体相の合成が、X線回折法による結晶構造解析により確認され、さらに従来よりも結晶欠陥密度が低減された鉄シリサイド半導体結晶の成長がフォトルミネッセンス分光分析より明らかとなった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
液相に表面改質した基板上に気相成長法にてFeとSiを供給し、半導体相の鉄シリサイド結晶を成長させる技術を確立するという目標に対し、これまで化学気相成長法では合成困難であったガラス基板や酸化物絶縁体基板上にAuコート層を導入することで鉄シリサイド結晶相成長を可能とした。 更にフォトルミネッセンス分光分析より鉄シリサイドに起因する発光ピークが観察され、その温度消光特性より一定レベルの結晶品質が得られていることが確認された。
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| 今後の研究の推進方策 |
H24年度では光触媒効果による反応の内部因子となる表面積、及び結晶欠陥密度に着目し、電子顕微鏡による粒径評価、フォトルミネッセンス発光特性による欠陥密度の評価を用いて光触媒反応の速度向上を目指す。電子顕微鏡による結晶粒径評価では、Au上に形成した鉄シリサイド結晶の初期核形成密度、及び粒成長の機構を明確とし微細化を実現させる。さらに結晶欠陥評価ではPL発光特性にて発光強度、及び温度消光特性を評価し、欠陥密度の定量的な評価を行う。鉄シリサイド粒内部の欠陥密度の低減では結晶粒形成後のアニール処理を行う。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
H23年度に先行評価したフォトルミネッセンス発光特性による欠陥密度の評価から、鉄シリサイド半導体相と基板界面の極微小領域の構造および、結晶欠陥が大きく影響を及ぼすことが明らかとなったために、高分解能電子顕微鏡での解析を次年度に行う必要があり、その評価依頼の費用とする予定。
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