光電極反応と光機能界面

光电极反应与光功能界面

• 批准号: 09237105
• 负责人: 中戸 良禮
• 金额: $ 56.96万
• 依托单位: Osaka 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-09237105/
• 关键词: 原子レベル構造制御; 水素終端Si表面; ナノロッド; 層状金属酸化物; 電気化学的エピタキシャル成長; 透明・有色な磁性体; 偏光過渡回折格子分光法; 光伝導性原子間力顕微鏡; 終端結合; 太陽エネルギー変換; ナノ構造体; 磁性材料; 光制御; 界面電子移動ダイナミクス; 太陽エネルギー交換

半導体表面の原子レベルでの構造制御ならびにダイナミクスの解明とこれによる新しい光機能界面の創製を目的に、昨年度に引き続き、研究を行った。半導体表面の原子レベル構造制御に関しては、水素終端Si表面のSi-H結合がハロゲン化水素酸中、少量の酸化剤の存在下でSi-X(X=ハロゲン)に変換されることを見出した。またp-Si(111)表面に光と酸素の作用を利用してSiH_2ステップを形成する方法を見出した。半導体表面上のナノ構造体の形成に関しては、水素終端n-Si(111)表面上に配列したヨウ素およびニッケル金属のナノロッドを形成できることを見出した。層状金属酸化物K_4Nb_6O_<17>の微粒子化・再構築という新しい手法により酸化還元系を層間に固定化することに成功した。量子サイズの磁性半導体Cd_<1-x>Mn_xS超微粒子の光電流に対する磁場効果を検討し、Mnのドープにより量子収率の変化率が大きく増加することを明らかにした。半導体薄膜の電気化学的エピタキシャル成長に関しては、ルチル型n-TiO_2(100)面上にPbO_2をヘテロエピタキシャル成長できることを見出した。CdS結晶成長について交互イオン吸着反応堆積法および新開発の電気化学誘起化学堆積法により検討し、(002)配向の単結晶膜を得た。電気、光などにより制御可能な新しいタイプの磁性材料の開発については、K_<3-0.4xy-2y>[(V^<Il>_<0.6>V^<III>_<0.4>)_xCr^<II>_<1-x>]_y[Cr^<III>(CN)_6]zH_2Oが透明・有色な磁性体(Tc=220-315K)となることを見出した。組成(合成法)を変えることにより色やTcを変化できることも明らかにし、ファラデー効果も検討した。半導体電極上のダイナミクスについては、偏光過渡回折格子分光法による光カーダイナミクスの解析、時間分解フェムト秒表面熱レンズ分光法による金薄膜電極のホットエレクトロンの挙動の解析を行った。また、レーザパルス光と光伝導性AFMを組み合わせた、量子ナノ空間を検出できる光電導性原子間力顕微鏡を開発した。

在上一个财政年度之后，我们进行了研究，目的是阐明原子水平的半导体表面的结构控制和动力学，并创建新的光学功能界面。关于半导体表面的原子水平结构控制，发现在氢化剂中有少量氧化剂的情况下，氢终止的Si表面上的SI-H键被转化为SI-X（X =卤素）。我们还找到了一种使用光和氧的作用在P-SI（111）表面形成SIH_2步骤的方法。关于半导体表面上纳米结构的形成，已经发现可以形成排列在氢终止的N-SI（111）表面上的碘和镍金属的纳米棒。我们已经成功地使用了一种新的粒子化方法和分层金属氧化物K_4NB_6O_ <17>重建层之间的氧化还原系统。我们研究了磁场对量子尺寸磁性半导体CD_ <1-X> MN_XS超细颗粒的光电流的影响，并发现量子产率的变化速率由于MN的掺杂而大大增加。关于半导体薄膜的电化学外延生长，发现PBO_2可以在金红石N-TIO_2（100）表面上杂次生长。通过交流吸附反应沉积和新开发的电化学诱导的化学沉积来研究CDS晶体生长，以获得具有（002）方向的单晶膜。关于可以通过电力，光等控制的新型磁性材料的开发，我们发现K_ <3-0.4xy-2y> [（V^^<ir> _ _ <0.6> v^<iiii> _ <0.4> _ <0.4> _ <0.4>）_ xcr^<ii> _ xcr^<ii> _ _ _ y> _ y y [y y y [y y [y y [cr^iii> z zn） （TC = 220-315K）。还揭示了可以通过更改组成（合成方法）来更改颜色和TC，还检查了法拉第效应。关于半导体电极上的动力学，通过极化衍射光谱谱图对光CAR动力学进行分析，以及通过时间分辨的飞秒表面热透镜光谱镜检查的金薄膜电极热电子的行为。我们还开发了一种光电传入的原子力显微镜，该显微镜将激光脉冲光和光导型AFM结合在一起以检测量子纳米空间。

项目成果

Y.Ohko: "Autooxidation of Acetaldehyde Initiated by TiO_2 Photocatalysis under Weak UV Illumination" J.Phys.Chem.B. (in press). (1998)

Y.Ohko：“弱紫外线照射下 TiO_2 光催化引发乙醛的自氧化”J.Phys.Chem.B。

I.Yagi: "Real Time Monitoring of Electrochemical Deposition of Tellurium on Au(111) Electrode by Optical Second Harmonic Generation Techinique" Surf.Sci.(in press). (1998)

I.Yagi：“通过光学二次谐波产生技术实时监测 Au(111) 电极上碲的电化学沉积”Surf.Sci.（出版中）。

T.Matsuda: "New Current and Potential Oscillations for Reduction Reactions on Platinum Electrodes in Acid Solutions Containing High Concentration Hydrogen Peroxide" J.Electrochem.Soc.144・6. 1988-1994 (1997)

T.Matsuda：“含有高浓度过氧化氢的酸性溶液中铂电极还原反应的新电流和电势振荡”J.Electrochem.Soc.144・6 1988-1994 (1997)。

I.Mukhopadhay: "Surface Characterisation of Anodic Films of Pb-Sn Alloy Electrodes : The Effect of Sn on the Photoelectrochemical Properties" Mater.Chem.and Phys.49・2. 169-173 (1997)

I.Mukhopadhay：“Pb-Sn 合金电极阳极膜的表面特性：Sn 对光电化学性能的影响”Mater.Chem.and Phys.49・2（1997 年）。

P.Veluchamy: "Surface Analysis of Anodic Lead Oxide Films Prepared in Hot Alkaline Solutions" Appl.Surf.Sci. (in press). (1998)

P.Veluchamy：“热碱性溶液中制备的阳极氧化铅薄膜的表面分析”Appl.Surf.Sci。