光電極エネルギー変換効率を革新する電位ステップ構造の創製

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昨年度に引き続き、低温で窒素含有材料を作成するプロセスを検討した。昨年度、水素と窒素の混合プラズマ中でエキシマレーザー照射することで、窒素単独のプラズマ中でエキシマレーザーを照射したときと比べて、金属膜中および金属酸化物膜中に、基板加熱しないにも関わらず、より多くの窒素が導入されることを明らかにした。今年度は、金属膜を低温で水素アニール処理を施した後、水素窒素の混合プラズマ中でエキシマレーザー照射すると、さらにより多くの窒素が導入されることを明らかにした。XPSで金属膜の最表面を分析した結果、水素アニール処理前において、金属膜の最表面は酸化物であったが、水素アニール処理を施した後も同様に酸化物であった。そのため、水素アニール処理により、窒素の導入量が増加したのは、酸化物層が完全に取り除かれたことが理由ではなく、酸化物層に酸素欠損が生じたことで活性窒素種が拡散しやすくなった、または、水素アニール中に水素が金属格子間に残留したことで、酸素の導入による酸化反応を抑制したことが理由と考えられた。また、金属および金属膜の種類を変更し、それらの特性と窒素の導入しやすさを調査した。これまでに、本プロセスによる窒素の導入は、酸化反応との競合であり、金属膜の場合、水素と窒素の混合プラズマ下でエキシマレーザーを照射した場合でも、窒素よりも酸素のほうが導入されやすいことがわかった。しかし、金属の種類によって、酸素と窒素の導入量の割合は大きく異なった。今後継続して窒素が導入される因子を明らかにしていく。