構造を制御した薄膜酸化物で被われた金属電極での表面準位と電子移動速度

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1.目的 酸化物被覆電極は,不働態皮膜として知られる耐食性皮膜あるいはDSAなどで知られる工業触媒電極などで利用されている。これら酸化物電極の反応性は,酸化物/電解質水溶液界面に生成する酸化物薄膜の不純物電子準位や表面電子準位のエネルギー位置ならびに密度に関連すると予想されている。本研究では,酸化物薄膜を精密に測定できるエリプソメーターを開発・改良するとともに,紫外線照射に伴う電子準位生成と酸化物薄膜を横切るイオン移動ならびに電子移動反応速度との関連を調べた。2.結果 (1)自動エリプソメーターの開発と応用:開発・改良したエリプソメーターの性能チェックのため,金電極上ほのNi-Zn合金メッキ膜生成の初期過程を調べた。Znのアンダーポテンシャル析出がNiの析出を妨げていることが見い出された。(2)紫外光照射に伴うチタン酸化物皮膜の半導体物性変化:チタンのアノード酸化物皮膜に紫外レーザー光を照射しながらインピーダンスを測定した。紫外光照射により,短時間では空間電荷内の電荷分布や電位分布に変化は起きない。しかし,長時間の照射では皮膜内のドナー密度が大幅に増加する。紫外光照射に伴う正孔励起が不純物ドナー準位を作成していくためと考えられる。(3)紫外光照射に伴うチタン酸化物皮膜の光学的性質と膜厚の変化:紫外光照射に伴い,アノード電位に依存して,つまり励起正孔濃度に依存して皮膜の屈折率の低下が起こる。この屈折率の低下は皮膜の水和が加速されたためと思われる。水和後に溶液pHに依存した光溶解が見い出された。紫外光照射の効果は,n型酸化物皮膜内での正孔励起,不純物生成,水和,溶解の順で起きていくことが推定される。