熱酸化法によるチタン上への遷移金属-チタン複合酸化物皮膜の形成と物性評価

热氧化法在钛表面形成过渡金属-钛复合氧化物薄膜及物理性能评价

• 批准号: 07650829
• 负责人: 佐伯 功
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07650829/
• 关键词: 熱酸化; 酸化チタン; 複合酸化物; 半導体; 薄膜; 光電気化学; 酸素発生電極

1.遷移金属のチタンへのコーティング:チタン板上に真空蒸着により遷移金属(ニッケル、クロム、鉄、モリブデン、タンタル、タングステン、亜鉛)を蒸着した。走査型電子顕微鏡による形態の観察その際、ピンホールがなく、均一な析出状態の膜を得るための最低膜厚は1ナノメートルで良いことが解った。逆に、200ナノメートル以上蒸着すると、蒸着時に膜中に発生する応力により、亀裂が発生することが明らかとなった。2.熱酸化実験と表面のキャラクタリゼーション:それぞれの遷移金属を20ナノメートル真空蒸着したチタン板を急速酸化実験用電気炉を用いて1気圧の酸化雰囲気中で熱酸化し、それを光電子分光分析、X線回折によって分析した。タンタル、モリブデン、タングステンなどの高融点遷移金属を蒸着した試料を熱酸化によって酸化物に転換させるためには加熱温度を800℃以上、昇温速度を毎秒10℃以上にする必要がある。一方亜鉛のような低融点遷移金属の場合、毎秒1℃以下で昇温し、金属の融点より50℃以上低い温度に保持して母相のチタンへの金属の拡散を促進した後、600℃以下で酸化すべきであることが解った。生成相は亜鉛を蒸着・熱酸化した場合にはチタンとの複合酸化物であり、それ以外の場合には遷移金属が置換固溶した酸化チタンが生成した。3.光電気化学特性の評価:キセノンランプ照射下でのアノード分極実験から、酸化チタンよりも大きな光電流が得られたのは、ニッケル、タンタル、タングステン、および亜鉛を蒸着・熱酸化して得られた酸化物であった。混合酸化物が生成する場合には光電流の立ち上がり波長は酸化チタンと等しく光量子収率は30%以下であったが、複合酸化物が生成する場合には(亜鉛)立ち上がり波長は長波長側にシフトし、収率は90%以上となった。以上の結果から、亜鉛を蒸着、熱酸化して得た酸化物は、光アノード電極として適当である事が明らかとなった。

1. The migration of metals: vacuum evaporation on a plate The migration of metals (such as iron, iron, lead, lead, etc.) The minimum film thickness of the thin film obtained by scanning electron microscope is 1. 0. When the film is steamed, the force is generated, and the crack is generated. 2. Thermal acidification is carried out in the presence of a surface layer of metal, such as 20-year-old metal, 20-year-old metal, 2 High melting point migration of metals during evaporation, acidification and acidification of the sample is necessary for heating at temperatures above 800℃ and heating rates above 10℃ per second. When a metal melts at a low melting point, the temperature rises below 1 ° C per second, the melting point of the metal is maintained at a low temperature above 50 ° C, and the dispersion of the metal in the parent phase is promoted. After the acidification, the temperature rises below 600 ° C. In the case of evaporation of lead and thermal acidification, the compound acid is generated by migration of metal and solid solution. 3. Evaluation of photoelectrochemical properties: Under irradiation, the photocurrent is reduced, the polarization is reduced, the acidification is reduced, and the photocurrent is reduced. When a mixed acid compound is formed, the photocurrent is divided into two wavelength groups, namely, the wavelength group and the wavelength group, and the photoquantum ratio is less than 30%. When a complex acid compound is formed, the photocurrent is divided into two wavelength groups, namely, the wavelength group and the wavelength group, and the wavelength group and the wavelength group are more than 90%. The above results show that the lead is evaporated, the acid is obtained, and the light is removed.

项目成果

ISAO SAEKI,NAOYA OKUSHI,RYUSABURO FURUICHI: "THE PHOTOELECTROCHEMICAL RESPONSE OF T:O_2-WO_3 MIXED OXIDE FILMS PREDARED BY THERMAL OXIDATION OF TITANIUM COATED WITH TUNGCTEN" JOURNAL OF THE ELECTROCHENICAL SOCIETY. 144(IN PRESS). (1997)

ISAO SAEKI、NAOYA OKUSHI、RYUSABURO FRUICHI：“T:O_2-WO_3 混合氧化膜通过热氧化涂覆钨的钛而产生的光电化学响应”《电子化学会》杂志。