2006 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ生成された光活性アモルファス酸化チタン薄膜の電子状態の研究
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17560323
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| Research Institution | Aichi University of Technology |
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Principal Investigator |
畑中 義式 愛知工科大学, 工学部, 教授 (60006278)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂口 鋼一 愛知工科大学, 工学部, 講師 (20106975)
大道 学 愛知工科大学, 工学部, 講師 (20291875)
渡部 吉規 愛知工科大学, 工学部, 講師 (00387903)
嶋川 晃一 岐阜大学, 工学部, 教授 (60021614)
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| Keywords | 酸化チタン / プラズマコーティング / 光触媒 / アモルファス薄膜 / 光活性機能 / スパッタリング薄膜 / 光伝導電流 / Ti02 |
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| Research Abstract |
酸化チタン薄膜をプラズマCVD法に加えてスパッタリング法によっても作製を試みた。スパッタリング法によるものではOH基を含まず、光活性が得られないとされていたが、スパッタリング中に酸素と水素、又は水分を混入させることにより、膜中にOH基を導入することが出来、高い光活性が得られることがわかった。これらの方法は、手順が単純であり、応用上利点が大きいため本年度は、主としてスパッタリングを用いて薄膜制作を行い、その電子状態の研究を行った。
作製した薄膜は、透明であり平滑なアモルファス膜であった。金の平行櫛形電極を真空蒸着により形成し、その電気的特性の評価を行った。暗状態での温度変化による伝導電流の温度依存性からの活性化エネルギーは0.4=0.5eVであり、深いエネルギー準位の多く存在していることが、予想される。紫外線を照射し光電流の応答特性を測定した。応答特性は作製条件により著しく異なり、比較的パワーが大きく200w〜250Wで作製し、雰囲気圧力は0.1Tor程度の高い圧力のものが良い結果を示した。この良い結果を示したサンプルにおいて、応答時定数は30分から数時間に及ぶものであった。この応答時間は雰囲気の酸素の有無に極めて敏感であり、容器に残留する酸素、水、などの成分の測定中に及ぼす影響が大きく、測定結果の変動の原因でもあることがわかった。雰囲気ガスとして酸素を意図的に定量的に導入することにより、時定数は酸素含有量に反比例する関係にあることがわかった。また、光電流の大きさは、紫外線の強度に比例すること、酸素分圧に反比例することがわかった。これらは、雰囲気酸素と薄膜中の電子又は正孔が雰囲気ガスと表面電子準位を介して遷移できることを示すものとして理解される。
薄膜作製の応用目的で、プラスチック上への酸化チタンコーティングの試みを行った。酸化チタン作製において、炭素の混入を行うと、光活性機能が著しく損なわれることがわかった。これは、応用上プラスチックに安定してコーティング行う方法として有効なものであることが発見された。
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Research Products
(4 results)
