酸化物半導体表面の光誘起電子輸送現象の研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560020
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 松田 巌 東京大学, 物性研究所, 准教授 (00343103)
• 研究分担者: 山本 達 東京大学, 物性研究所, 助教 (50554705)
• 連携研究者: 吉信 淳 東京大学, 物性研究所, 教授 (50202403) ; D'ANGELO M. Institut des Nanosciences de Paris, Universite Pierre et Marie Curie-Paris 6, Professor
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 酸化物半導体 / 光電子分光 / キャリアダイナミクス / 光起電力 / 光触媒

研究概要

強相関物理や光触媒化学として重要な酸化物半導体表面における電子構造及びキャリアダイナミクスを高分解能角度分解光電子分光とSPring-8 BL07LSUにて開発した時間分解光電子分光で調べた。SrTiO3やZnOの表面は水素吸着や表面欠陥の導入で表面金属化でき、比較的強い電子相関もあった。キャリアダイナミクスは表面光起電力の発生とその緩和過程から研究をした。光触媒のTiO2結晶のナノ粒子ではアナターゼ型構造の方がルチル型よりも光触媒活性が高いことが知られ、その光励起キャリアの寿命を評価したところ前者は後者に比べて約１０倍長かった。これは光触媒活性を直接説明する結果である。

研究成果

• [雑誌論文] Electron-Hole Recombination Time at TiO_2 Single-crystal Sur faces : Influence of Sur face Band Bending (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, M. Emori, S. Yamamoto, R. Yukawa, Sh. Yamamoto, R. Hobara, K. Fujikawa, H. Sakama, and I. Matsuda
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry Letters 巻: 5 ページ: 1953-1957
  • DOI: 10.1021/jz500770c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observing hot car r ier distr ibution in an n-type epitaxial gr aphene on a SiC substrate (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Someya, H. Fukidome, Y. Ishida, R. Yoshida, T. Iimori, R. Yukawa, K. Akikubo, S. Yamamoto, S. Yamamoto, T. Yamamoto, T. Kanai, K. Funakubo, M. Suemitsu, J. Itatani, F. Komori, S. Shin, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 104 ページ: 161103-1,-4
  • DOI: 10.1063/1.4871381
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-linear kinetic model for oscillator y relaxation of the photovoltage effect on a Si(111)7x7 surface (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, R.-Y. Liu, C.-H. Lin, S. Yamamoto, R.Yukawa, R. Hobara, S.-J. Tang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Surf. Sci. 巻: 624 ページ: 70–75
  • DOI: 10.1016/j.susc.2014.01.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time-resolved photoemission spectroscopy with synchrotron radiation : Past, Present, and Future (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamamoto and I. Matsuda
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 82 ページ: 021003-1, 021003-18
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.021003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relaxations of the surface photovoltage effect on the atomically controlled semiconductor sur faces studied by time-resolved photoemission spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, S. Yamamoto, K. Fujikawa, R. Hobara, R. Yukawa, Sh. Yamamoto, S. Kitagawa, D. Pierucci, M.G. Silly, C.-H. Lin, R.-Y. Liu, H. Daimon, F. Sirotti, S.-J. Tang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 88 ページ: 165313-1,-9
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.88.165313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oscillatory r elaxation of surface photovoltage on a silicon sur face (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, S. Yamamoto, R. Yukawa, R. Hobara, C.-H. Lin, R.-Y. Liu, S.-J. Tang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 ページ: 235308-1, 235308-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.235308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic str uctur e of the hydrogen-adsor bed Sr TiO_3(001) surface studied by polar ization-dependent photoemission spectr oscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Yukawa, S. Yamamoto, K. Ozawa, M. D'Angelo, M. Ogawa, M.G. Silly, F. Sirotti, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 87 ページ: 115314-1, 115314-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.87.115314
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-induced sur face metallization of Sr TiO3(001) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. D'Angelo, R. Yukawa, K. Ozawa, S. Yamamoto, T. Hirahara, S. Hasegawa, M.G. Silly, F. Sirotti, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 ページ: 116802-1, 116802-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.116802
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of soft X-ray time-resolved photoemission spectroscopy system with a two-dimensional angle-resolved time-of-flight analyzer at SPr ing-8 BL07LSU (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, S. Yamamoto, Y. Kousa, F. Nakamura, R. Yukawa, A. Fukushima, A. Harasawa, H. Kondo, Y. Tanaka, A. Kakizaki, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum. 巻: 83 ページ: 023109-1, 023109-7
  • DOI: 10.1063/1.3687428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elucidation of Rh-induced in-gap states of Rh : Sr TiO3 visible-light-dr iven photocatalyst by soft x-r ay spectroscopy and fir st-pr inciples calculations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kawasaki, K. Akagi, K. Nakatsuji, S. Yamamoto, I. Matsuda, Y. Harada, J. Yoshinobu, F. Komori, R. Takahashi, M. Lippmaa, C. Sakai, H. Niwa, M. Oshima, K. Iwashina, A. Kudo
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 116 ページ: 24445-24448
  • DOI: 10.1021/jp3082529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlling the topology of Fer mi sur faces in metal nanofilms (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ogawa, A. Gray, P. M. Sheverdyaeva, P. Moras, H. Hong, L. C. Huang, S. Jung Tang, K. Kobayashi, C. Carbone, T.-C. Chiang, and I. Matsuda
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 026802-1, 026802-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.026802
  • 査読あり
• [学会発表] Oscillatory Relaxation of Photovoltage on a Si Surface (2013)
  • 著者名/発表者名: Iwao Matsuda
  • 学会等名: International Symposium on Surface and Nano Science 2013
  • 発表場所: 蔵王
  • 年月日: 20130115-18
• [学会発表] Tracing relaxation of the laser-induced surface photo-voltage effect by time-resolved soft X-ray photoemission spectroscopy at SPring-8 BL07LSU (2012)
  • 著者名/発表者名: Iwao Matsuda
  • 学会等名: 5th Asian workshop on Generation and Application of Coherent XUV and X-ray Radiation (5th AWCXR), ISSP International Workshop on Coherent Soft X-ray Sciences
  • 年月日: 20120627-29
• [備考]
  • URL: http://imatsuda.issp.u-tokyo.ac.jp/