回折および分光手法による酸化物表面での局在量子構造解析

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放射光やX線による局所構造評価技術を利用し、理論計算グループ(A01班)および分析電子顕微鏡評価グループ(A02班)など他班と連携し、環境とエネルギーをキーワードに、局在量子構造制御による物質創製を目指して、(1)チタン酸化物系光触媒物質の高効率化、(2)高効率太陽電池用SiGe多結晶の創製の2つの課題に取り組んだ。また、新しい局所構造評価技術として、(3)蛍光X線ホログラフィー法の高精度化についても研究を展開し,以下のような主要研究成果を挙げた。1.成膜した非晶質チタン酸化物薄膜を結晶化することによって、高い光触媒活性を示す準安定なアナターゼ相を優先的に成長できることを、アモルファス相からアナターゼ相とルチル相が形成する際のそれぞれのエネルギー変化を見積もることで予測した。これに基づいて実際にレーザーアブレーション法によって非晶質チタン酸化物薄膜を成膜し、基材の材質には無関係にアナターゼ単相の成膜ができることを示した。2.チタン酸化物薄膜やペロブスカイト型チタン複合酸化物粉末を部分硫化することによって、可視光側に広い吸収を示すようになり、高効率な光触媒能が実現できることを計算から予測し、これらの物質の製造にも成功した。3.少量のGeの組成分布を導入して、吸収係数の増加と吸収可能波長域の拡大を実現し、屈折率分布による光散乱により光路長の増加を実現することで光電流の増加による多結晶Si太陽電池の変換効率を改善できることを予測し、実用キャスト成長法を用いて製造したSiGeバルク多結晶を用いて、効率改善を実証した。4.新しい解析アルゴリズムを開発し、新構造解析技術である蛍光X線ホログラフィーの定量化の問題の解決に目処をつけることができた。