半導体単結晶電極の光励起初期過程の解明

阐明半导体单晶电极光激发的初始过程

• 批准号: 11118208
• 负责人: 大谷 文章
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11118208/
• 关键词: 単結晶電極; 光電気化学反応; 超短パルスレーザ; 酸化チタン; アナタース; ルチル; 電子―正孔再結合; 再結合速度定数

半導体による光電極反応や、粉末系の光触媒反応における界面電子移動の素過程はサブピコ〜ピコ秒の非常に速い時間領域で進行することが知られており、近年超短パルスレーザーを用いた光励起電子と正孔の反応・再結合初期過程の追跡が行われている。しかしこれまでレーザーシステムの都合上、単一波長励起での測定しか行われていない。本研究では光励起電子と正孔の再結合初期過程をより詳細に検討するため、広範囲で波長変換可能なフェムト秒レーザーシステムを導入し、過渡吸収の励起波長依存性について検討した。昨年度に引き続き試料として、アナタース型とルチル型の結晶構造をそれぞれもつさまざまな酸化チタン粉末および板状酸化チタン試料を用いた。フェムト秒過渡反射吸収分光法は、再生増幅されたモードロック型チタンサファイアレーザーからのパルス光(波長790nm、1kHz)をシードとする2台の波長可変レーザー(パルス幅100fs、波長300nm〜10μm、1kHz)をポンプ光、プローブ光発生用として用いた。プローブ光波長を620nm、ポンプ光(励起光)を310nmとすると、きわめて速い(ほぼ検出限界)吸収の立ち上がりとその減衰が観測された。いずれの粉末状試料を用いる場合には減衰速度の違いはあるものの挙動はほぼ同じであり、速い二次減衰成分と遅い減衰成分の和で表されることがわかった。多結晶酸化チタン板でも同様であることから、多結晶試料では粉末と同じように微粒子ひとつひとつで光吸収とその減衰が起こると思われる。一方、単結晶試料では素早い吸収の立ち上がりは観測されるものの、測定時間範囲(約200nm)内ではほとんど減衰は見られなかった。これは、全体に占める表面の割合が粉末や多結晶体とくらべて小さいため、結晶の欠陥部位が少なく、励起電子―正孔の再結合が遅いためと考えられる。

Semiconductor に よ る light electrode reverse 応 や, powder is の photocatalytic anti 応 に お け る interface electronic mobile の element process は サ ブ ピ コ ~ ピ の very に speed い コ seconds time domain で す る こ と が know ら れ て お り, in recent years, ultrashort パ ル ス レ ー ザ ー を with い た excitation light up electronic と hole is の anti 応, coupled with the early process の tracing line が わ れ て い る. When all the <s:1> れまでレ れまでレ ザ システム システム <s:1> are closed, 単 one wavelength is excited で <e:1> to determine the われて れまでレ line われて な な な. This study で は excitation light up electronic と hole is の recombination process early を よ り detailed に beg す 検 る た め, hiroo van 囲 で wavelength variations in May な フ ェ ム ト seconds レ ー ザ ー シ ス テ ム を import し, transition 収 の wound up the wavelength dependence に つ い て beg し 検 た. Yesterday's annual に lead き 続 き sample と し て, ア ナ タ ー ス type と ル チ ル の crystal structure type を そ れ ぞ れ も つ さ ま ざ ま な acidification チ タ ン powder お よ び tabular acidification チ タ ン sample を with い た. フ ェ ム ト second transition reflection 収 absorption spectrometry は, regeneration of rights さ れ た モ ー ド ロ ッ ク type チ タ ン サ フ ァ イ ア レ ー ザ ー か ら の パ ル ス light (wavelength of 790 nm, 1 KHZ) を シ ー ド と す る two の wavelength can be - レ ー ザ ー (パ ル ス 100 fs, the wavelength of 300 nm to 10 microns, 1 KHZ) を ポ ン プ light, プ ロ ー ブ Hikaru uses と, て and と た. プ ロ ー を ブ wavelength of 620 nm, ポ ン プ light (excitation light) を 310 nm と す る と, き わ め て speed い (ほ ぼ 検 out limit) suction 収 の stand on ち が り と そ の damping が 観 measuring さ れ た. With material を い い ず れ の powder る occasions に は damping speed の violations い は あ る も の の 挙 dynamic は ほ ぼ with じ で あ り, speed い quadratic damping component と 遅 い damping component の and で table さ れ る こ と が わ か っ た. More crystalline acidification チ タ ン plate で も with others で あ る こ と か ら, crystal sample で は と powder with じ よ う に particles ひ と つ ひ と つ で light absorption 収 と そ の damping が up こ る と think わ れ る. Party, 単 crystallization sample で は element early い 収 absorption の stand on ち が り は 観 measuring さ れ る も の の, fan 囲 test time (200 nm) で は ほ と ん ど damping は see ら れ な か っ た. こ れ は, accounts for the entire に め の る surface cutting and が や powder crystal more と く ら べ て small さ い た め and crystallization の owe 陥 が less な く, wound up electronic - hole is の combining が 遅 い た め と exam え ら れ る.

项目成果

B.Ohtani, et al.: "Two-Dimensional Chirality : Self-Assembled Monolayer of an Atropisomeric Compound Covalently Bound to a Gold Surface"J.Am.Chem.Soc.. 121(27). 6515-6516 (1999)

B.Ohtani 等人：“二维手性：共价键合到金表面的阻转异构化合物的自组装单层”J.Am.Chem.Soc.. 121(27)。

H.Kominami, et al.: "Synthesis of Titanium(IV) Oxide of Ultra-high Photocatalytic Activity : High-temperature Hydrolysis of Titanium Alkoxides with Water Liberated Homogeneously from Solvent Alcohols"J.Mol.Cat at., A.Chem.. 144(1). 165-171 (1999)

H.Kominami等人：“超高光催化活性的钛(IV)氧化物的合成：钛醇盐与水的高温水解，从溶剂醇中均匀释放水”J.Mol.Cat at.，A.Chem。