表面ナノ構造を有する可視応答TiO2/p-InGaNヘテロ接合光電極の還元力評価

表面纳米结构可见光响应TiO2/p-InGaN异质结光电极还原能力评价

基本信息

批准号：
20510101
负责人：
小林直樹
金额：
$ 3.08万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2011
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-20510101/
关键词：
水の光分解水素エネルギー半導体光電極窒化物半導体 GaN InGaN

项目摘要

これまでGaN系半導体電極の還元力を定量的に評価し光照射水分解効率との関係を明らかにすることを目的として、フラットバンドポテンシャル測定による水素発生redox準位と半導体電極の伝導帯端のエネルギー位置関係を定量的に求めてきた。さらに電解液中の光電流スペクトル測定やサイクリックボルタンメトリー測定から、GaN系半導体電極やTiO2/p-GaNヘテロ接合電極から電解液に自発的に電子が注入されることを確認してきた。今年度に関しては、1、水分解効率を上げるためにGaN電極表面をエッチングでナノ構造化したときにあらわれるGa極性面とN極性面の伝導帯端エネルギーの違いを測定し、Ga極性面がN極性面に比べ約0.3eV高いことを明らかにした。2、ガスクロマトグラフィーを用いGaN系半導体電極による光照射水分解水素発生を定量的に測定することを進め、p-GaN半導体電極に-2Vバイアス、pH10の塩基性電解液の条件下で、365nm光を照射することで水素発生量子効率として約10%を得た。酸性条件下では水素発生量子効率は減少し、その機構としてp-GaNのアクセプター不純物であるMgの水素パッシベーションによると考えた。これは既に報告している酸性条件下でのp-GaN水素発生によるPL強度変化、正孔濃度変化の結果からも支持される。今後エッチングにより表面をナノ構造化したp-GaN電極やTiO2/p-GaNヘテロ接合電極による水分解水素発生効率を測定し、表面ナノ構造の効果を検証していく。3、GaN表面のエッチングやTiO2/GaNヘテロ接合による表面をナノ構造化した電極の応用例として色素増感太陽電池への適用を考案し、特許化した。

到目前为止，为了定量评估基于GAN的半导体电极的还原力，并阐明光照射水分解的效率之间的关系，通过测量平面带电位与半多关节电极的导谱线之间的氢氧化还原水平之间的能量位置关系已量化。此外，已经确认光电流光谱和环状伏安法测量可以自发地从基于GAN的半导体电极和TiO2/P-GAN异质结电极中将电子注入电解质。关于今年，1。我们测量了GAN表面和N极性表面之间的传导带端能的差异，当Gan电极的表面通过蚀刻以提高水分分解效率而纳米结构时出现，并揭示了Ga极性表面比N极性高约0.3EV。 2。进行氢在氢中的定量测量，通过基于GAN基于GAN的半导体电极使用气相色谱法辐射，并通过将p-GAN的半导体辐射给PH 365 nm光的P-GAN半导体在10的条件下用pH的pH pH 365 nm，该条件是用pH的365 nm光照射的，该pH的pH下产生的量子量子量，通过365 nm的液体产生量子，从而通过365 nm的液体产生量子，从而在365 nm的情况下通过hyment量子的量化量，从而通过365 nm的液体产生量子量，从而在365 nm的情况下辐射量子，从而在365 nm的情况下通过hyment量子的量化量，从-2V偏置和pH 10的基本电解质。在酸性条件下，氢产生的量子效率降低，并且该机制被认为是由于mg的氢钝化造成的，这是P -GAN的受体杂质。这也得到了先前报道的PL强度和孔浓度变化在酸性条件下产生P-GAN浓度的结果。将来，我们将通过蚀刻和TiO2/p-GAN异质结电极来验证表面纳米结构的效果，从而测量通过使用纳米结构表面的P-GAN分辨率氢生成水的效率。 3。设计并为染料敏化的太阳能电池应用，并获得专利，作为电极应用的示例，其中表面通过蚀刻GAN表面或TiO2/gan异质结对表面纳米结构。