| 研究実績の概要 |
本研究では、光エネルギーの化学エネルギー変換における量子収率の向上を指向し、半導体電極の電極内部抵抗や光キャリアダイナミクス特性の評価を行い、高効率な電極の設計指針を確立することを目的としている。電気化学インピーダンス法および光強度変調分光法（IMPS）などの周波数分解計測法を用いて、電極内部抵抗、及び光キャリアダイナミクスの評価を試み、解析結果と光電極特性の相関について検討し、得られた知見に基づいて電極構造の最適化を行う。
本年度は、昨年度に引き続き、電気化学インピーダンス法を用いた半導体微粒子膜の内部抵抗の評価を行った。電気化学インピーダンス法は、電位変調に対する電流応答の変化を観測する手法であり、半導体薄膜内における時定数の異なる抵抗成分を分離して評価できる。酸化タングステン電極について内部抵抗の評価を行い、光電流に大きく影響する抵抗成分を分離評価した。また、ルチル型酸化チタン電極の静電容量の測定からMott-Schottkyプロットを用いてドナー密度とフラットバンド電位を評価した。これらの物性と光触媒活性及び光電極特性との相関を調べた。
電気化学インピーダンス法は光キャリアの移動速度や寿命に関する情報も内包しているが、測定結果から電子拡散速度や再結合速度を抽出することは難しかった。そこで、光強度変調光電流分光法（Intensity Modulated Photocurrent Spectroscopy , IMPS）を用いて、電荷移動速度・再結合速度の評価を試みた。酸化タングステン電極のIMPS測定により各速度定数を求めることに成功し、照射光強度や電位の変化によって速度定数が大きく異なることを明らかにした。
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