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

创建潜在的阶梯结构，彻底改变光电极能量转换效率

基本信息

批准号：
21K04708
负责人：
西川雅美
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

从去年开始，我们讨论了在低温下创建含氮材料的过程。去年，据透露，与单独的氮气中，即使在氮的血浆中辐照，鉴定激光均单独被辐照，即使源带也没有加热，因此，通过在氢和氮的混合等离子体中辐照进符激光器，将更多的氮引入到金属膜和金属氧化物膜中。今年，据透露，当金属膜在低温下进行氢退火，然后用准分子激光在氢氮的混合等离子体中辐射时，引入了更多的氮。使用XPS对金属膜的顶表面的分析表明，金属膜的顶表面是氢退火处理前的氧化物，但是金属膜的顶表面是氢退火处理后的氧化物。因此，氢退火处理引入的氮量并不是因为氧化物层被完全去除，而是因为氧气缺乏症发生在氧化物层中，使活性氮物种易于扩散，或者是因为在氢化过程中，氢含量在金属晶格之间持续存在，从而抑制了氧化引起的氧化反应，引起了氧化的引入氧化物。此外，更改了金属和金属膜的类型，并研究了氮的特性。到目前为止，已经发现，通过此过程引入氮是与氧化反应的竞争，即使在金属膜的情况下，即使在氢和氮的混合等离子体下辐照了氧化剂激光器，氧气也比氮更可能被介绍。但是，氧和氮的比例取决于金属的类型，其量差异很大。我们将继续阐明将来会引入氮的因素。