JP2002170557A - Electrode - Google Patents

Electrode

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JP2002170557A
JP2002170557A JP2000367398A JP2000367398A JP2002170557A JP 2002170557 A JP2002170557 A JP 2002170557A JP 2000367398 A JP2000367398 A JP 2000367398A JP 2000367398 A JP2000367398 A JP 2000367398A JP 2002170557 A JP2002170557 A JP 2002170557A
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columnar
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deposition
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Motofumi Suzuki
Yasunori Taga
康訓 多賀
基史 鈴木
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Toyota Central Res & Dev Lab Inc
株式会社豊田中央研究所
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance efficiency and response of a device based on a conventional electrochemical reaction by using an idiosyncratic columnar structure used as an electrode and obtained by a dynamic oblique deposition. SOLUTION: The electrode comprises a columnar element film provided on a base, formed by deposition of a deposited material such as titanium oxide, etc., which comes in the direction of the predetermined tilt angle from a normal of the base, and capable of giving and receiving charge.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電極に関する。 The present invention relates to relates to an electrode. 特に、本発明は、表面で電荷が授受される電極に関する。 In particular, the present invention relates to an electrode charge at the surface are exchanged.

【0002】 [0002]

【従来の技術】光触媒、太陽電池など広義の電気化学的なメカニズムに基づくデバイスにおける電極の作製法は、従来、焼結、ゾル・ゲル法、PVD法、CVD法など様々な方法が報告されている。 BACKGROUND ART photocatalyst, method for producing the electrode in devices based on broad electrochemical mechanisms such as solar cells, conventionally, sintering, sol-gel method, PVD method, various methods such as CVD method have been reported there.

【0003】焼結は、光触媒や、湿式太陽電池の電極作製法として広く用いられている方法である。 [0003] Sintering and photocatalyst, a method that is widely used as the electrode production method of a wet solar cell. 通常、直径 Typically, the diameter
1μm以下の粉末を懸濁液にして基板に塗布し、これを高温で熱処理することによって焼き固めて電極を得る。 It applied to the substrate by the following powder 1μm suspension to obtain an electrode baked by heat-treating it at high temperature. 焼結では、空孔率の大きな電極を得ることができる。 In sintering, it is possible to obtain a large electrode porosity.

【0004】ゾル・ゲル法は、溶媒中の金属アルコキシド化合物の加水分解反応と脱水縮合反応を原理として酸化物合成を行う方法である。 [0004] Sol-gel method is a method of performing oxide synthesis hydrolysis reaction and dehydration condensation reaction of the metal alkoxide compound in the solvent as a principle. ゾル・ゲル法では、数100 In the sol-gel method, the number 100
℃以上の熱処理を要する。 ℃ it takes more than heat treatment. ゾル・ゲル法により、たいていは空孔率の大きな膜が得られる。 By the sol-gel method, mostly large membrane of porosity is obtained.

【0005】PVD法は、真空蒸着法やスパッタリングにより飛来した物質を基板上に堆積させる方法である。 [0005] PVD method is a method of depositing a flying substance by vacuum deposition or sputtering onto a substrate. CV CV
D法は、反応系分子などを何らかの方法で分解して活性種を作り、それらを基板上に反応・堆積させる方法である。 D method, and the reaction system molecules create active species decomposes in some way, are those methods for reaction and deposited on the substrate. PVD法、CVD法ともに、高密度で平坦な薄膜が得られる。 PVD method, a CVD method both flat thin film can be obtained at a high density.

【0006】また、J.Vac.Sci.Technol.,A13(6),2991, [0006] In addition, J.Vac.Sci.Technol., A13 (6), 2991,
(1995)には、柱状構造薄膜の作製法が開示されている。 (1995), the production method of a columnar structure film is disclosed.
柱状構造薄膜は、基板を基板と垂直な中心軸の回りに回転させながら、中心軸とある角度をなす方向から飛来する蒸着物質が基板上に堆積することにより得られる(以下ではこの蒸着方法を動的斜め蒸着とよぶ)。 Columnar structure films, while rotating the substrate around the substrate perpendicular to the central axis, the deposition method is obtained (hereinafter by deposition material flying from the direction forming an angle with the central axis is deposited on the substrate referred to as a dynamic oblique vapor deposition).

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】光触媒、太陽電池など広義の電気化学的なメカニズムに基づくデバイスにおける電極では、電極表面における電荷のやりとりや反応によって、エネルギーの取り出し、信号の取り出し、材料生成などを行っている。 [0007] photocatalyst, the electrodes in the device based on the broad electrochemical mechanisms such as a solar cell, the charge exchange and the reaction on the electrode surface, extraction of energy, extraction of the signal, the like material produced Is going. 従って、このような電荷のやりとりや反応が行われる場所である、表面の占める割合が大きい電極を用いる方が、デバイスの性能がよくなることは必定である。 Therefore, the place where such a charge exchange and the reaction is carried out, better to use an electrode a large ratio occupied by the surface, it is inevitably the performance of the device is improved.

【0008】そのため、光触媒や太陽電池などでは、焼結やゾル・ゲル法等を用いて作製された、空孔率の大きい膜を電極として用いることが多い。 [0008] Therefore, in such photocatalysts and solar cells were fabricated using a sintering or sol-gel method or the like, it is often used a large membrane porosity as electrode.

【0009】しかしながら、これらの方法で作製した膜では、空孔は複雑に入り組んだネットワーク状に形成されており、デバイスの動作に必要な溶液やガスが内部にしみ込むために時間を要する。 However, the film produced by these methods, the holes are formed in intricate network structure takes time to solution or gas required for operation of the device has sunk therein. また、電極表面で生成された物質が、空孔内に留まりやすく、効率よく取り出すことが困難である。 Further, generated at the electrode surface material, easily remain in the pores, it is difficult to take out efficiently. このような、材料や生成物の移動度の低さが、デバイスの効率や応答性の向上の大きな妨げになっていると考えられる。 Such mobility of the low material and product is considered to have become significantly impede efficiency and improve the responsiveness of the device. また、焼結やゾル・ゲル法では、基本的に加熱処理が必要で、プラスチック等の基板上に電極を形成できないという制限がある。 Further, in the sintered and sol-gel method, there is a limitation that essentially the heat treatment is required, can not form an electrode on a substrate such as plastic. さらにゾル・ゲル法では、目標とする材料を得るために、適当な金属アルコキシドを合成する必要があり、自ずから作製できる材料に限りがある。 In yet a sol-gel method, in order to obtain a material to be the target, it is necessary to synthesize appropriate metal alkoxide, it is limited to a material naturally can be produced.

【0010】上記従来技術の中で、PVD法、CVD法による一般的な薄膜形成法では、低温での成膜が可能で、材料に対する制限は小さいが、できる膜が高密度で平坦であるため、表面積が小さく、化学反応の総量を多くすることが困難である。 [0010] Among the above prior art, since the PVD method, in a general thin film forming method by the CVD method, a film can be formed at low temperature, but limited to the material is small, can film is flat dense , the surface area is small, it is difficult to increase the total amount of chemical reactions.

【0011】本発明は、動的斜め蒸着で得られる特異な柱状構造を電極に用いることによって、従来の電気化学的な反応に基づくデバイスの効率、応答性を飛躍的に向上させる方法を提供する。 [0011] The present invention provides that the use of specific columnar structure obtained by dynamic oblique deposition on the electrode, the efficiency of the device based on the conventional electrochemical reactions, to provide a method to dramatically improve the responsiveness .

【0012】 [0012]

【課題を解決するための手段】本発明の電極は、基板上に設けられ、基板の法線方向から所定の角度傾斜した方向から飛来した蒸着物質の堆積により生じた柱状体膜を備える。 The electrode of the present invention SUMMARY OF] is provided on a substrate, comprising a columnar film produced by the deposition of the deposition material flying from the direction inclined a predetermined angle from the normal direction of the substrate.

【0013】本発明の電極は、柱状体膜において、柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されてもよい。 [0013] The electrode of the present invention is a columnar film, environment and the charge surrounding the columnar film may be exchanged. また、 Also,
本発明の電極は、柱状体膜において、柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されることによって、化学物質が分解されてもよい。 The electrode of the present invention is a columnar film, by the environment and the charge surrounding the columnar film is exchanged, the chemical may be degraded. また、本発明の電極は、柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されることによって、有用な物質が生成、又は分離されてもよい。 The electrode of the present invention, by the environment and the charge surrounding the columnar film is exchanged, useful materials produced, or may be separated.

【0014】[柱状体膜]本発明の電極に用いられる柱状体膜は、電子ビーム加熱真空蒸着などを用いて、基板上に形成される。 [0014] [columnar body film] pillars film used in the electrode of the present invention, by using an electron beam heating vacuum deposition, is formed on the substrate. 基板は、導電性基板、または表面に導電性薄膜を形成された絶縁性基板である。 Substrate is an insulating substrate which is formed a conductive thin film on a conductive substrate or surface. 真空蒸着において、基板は、基板と垂直な回転軸を中心として、所定の回転速度で回転する。 In the vacuum deposition, the substrate around the substrate perpendicular rotational axis, rotates at a predetermined rotational speed. 蒸着源からは導電性を有する蒸着物質が供給される。 Deposition of an electrically conductive material is supplied from the deposition source. 蒸着源から蒸着物質が飛来する方向は、回転軸に対して所定の角度傾斜している。 Direction the deposition material to fly from the deposition source is inclined at a prescribed angle with respect to the rotation axis. 基板を所定の回転速度で回転させながら、蒸着源から蒸着物質を飛来させて基板上に堆積させると、回転速度、蒸着時真空度などの蒸着条件によって、上述した螺旋柱、多角螺旋柱、楕円柱、およびジグザグ柱などの柱状体膜が基板上に形成される(以下、このような蒸着を動的斜め蒸着とよぶ)。 While rotating the substrate at a predetermined rotational speed, when deposited on the substrate by flying the deposition material from the deposition source, the rotational speed, the deposition conditions such as the deposition time of vacuum degree, the above-mentioned spiral pillar, polygonal spiral pillar, oval posts, and the columnar film, such as a zigzag pillar is formed on the substrate (hereinafter, referred to such deposition dynamic oblique deposition). 図1〜図4に電極に用いられる柱状体膜の模式図を示す。 It shows a schematic view of the columnar body film used in the electrodes in FIGS. 柱状体のサイズの典型例は、直径が300nm Typical examples of size of the columnar body, a diameter 300nm
以下、長さが数100nm〜数μmである。 Hereinafter, it is several 100nm~ number μm length. 柱状体の材料は少なくとも1種類の導電性材料を含む。 Material of the columnar body comprises at least one electrically conductive material. 導電性材料は、たとえば、半導体(TiO 、TiONなど)、金属(Pt、Au、A The conductive material, for example, (such as TiO 2, TiON) semiconductor, a metal (Pt, Au, A
gなど)、炭素の同位体(アモルファスカーボン、グラファイト、黒鉛、ダイアモンド、ダイアモンド状炭素、 g etc.), isotopes of carbon (amorphous carbon, graphite, graphite, diamond, diamond-like carbon,
フラーレン、カーボンナノチューブ)などである。 Fullerene, carbon nanotubes), and the like.

【0015】[本発明の作用] [0015] [operation of the present invention]

【0016】電極となる柱状体の表面積が大きいため、 [0016] For the surface area of ​​the columnar body to be an electrode is large,
電気化学反応等の表面反応において、反応に寄与する電極の有効面積が、通常の薄膜の100倍以上大きくなる。 In the surface reaction such as electrochemical reaction, the effective area contributing electrode reaction is greater than 100 times the normal film. 特に、螺旋やジグザグの柱状構造を電極に用いることで、表面積を単純な円柱電極を用いた場合に比べてさらに大きくすることができる。 In particular, the use of the columnar structure of the helical or zigzag electrode can be further increased as compared with the case of using a simple cylindrical electrode surface area.

【0017】単純に粉末を固めた電極と違い、空孔が一方向に配向しているため、化学反応の原料および生成物の移動度が大きく、反応が高速に進む。 [0017] Unlike the simple electrode solidified powder, because the pores are oriented in one direction, a large mobility of the raw material and products of chemical reactions, the reaction proceeds faster.

【0018】本発明の電極は、動的斜め蒸着によって形成される特異な柱状構造を利用している。 The electrode of the present invention utilizes a unique columnar structure formed by dynamic oblique deposition. 即ち、蒸着可能な材料であれば、いかなる材料でも柱状構造を作製可能であるし、また、蒸着が低温プロセスであるから、耐熱性に乏しい基板であっても問題なく電極形成が可能である。 That is, if the evaporable material, to be produced a columnar structure in any material, also because the deposition is low temperature process, it is possible electrode formation without problems be a substrate poor in heat resistance.

【0019】薄膜型の電極であるので、非常に薄い。 [0019] because it is a thin-film type of electrode, very thin. また、個々の柱の径を光の波長よりも小さくすることが可能なので、透明性の高い電極を形成することが可能である。 Further, since it is possible to be smaller than the wavelength of light the diameter of each pillar, it is possible to form a highly transparent electrode. また、斜め蒸着膜に特有な、光学異方性、磁気異方性、電気伝導異方性など付加的な機能を電極に持たせさらなる機能性向上が可能である。 Also, specific to obliquely deposited film, optical anisotropy, magnetic anisotropy, additional functions such as electric conductivity anisotropy was a given to the electrode is capable of further functional improvement.

【0020】 [0020]

【発明の実施の形態】まず、電極に用いられる柱状体膜を作製する方法に関して詳細に述べる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, described in detail with respect to method of making a columnar body film used for the electrodes. 柱状体膜は、真空蒸着法により作製される。 Columnar film is manufactured by a vacuum deposition method. 作製条件をコントロールすることにより、ジグザグ構造膜(ジグザグの柱を持つ膜)、螺旋構造膜(螺旋形態の柱を持つ膜)、楕円構造膜(楕円(円柱を含む)の柱を持つ膜)など多彩な形態の柱状体膜を作製することができる。 By controlling the manufacturing conditions, a zigzag structure film (film with a pillar of zigzag), a spiral structure film (film with a pillar of helical configuration), (film having a pillar of an ellipse (including a cylinder)) elliptical structure film such as it can be prepared columnar film colorful forms.

【0021】[ジグザグ構造膜の作製法]図5に、ジグザグ構造膜を作製する方法を説明するための図を示す。 [0021] Figure 5 [Preparation Method of the zigzag structure film, shows a diagram for explaining a method of manufacturing a zigzag structure film. 基板10は、基板10と垂直な中心軸20の回りに回転可能である。 Substrate 10 is rotatable around the substrate 10 perpendicular to the central axis 20. 蒸着源30から飛来する蒸着物質の入射方向は、中心軸20に対して蒸着角αだけ傾斜している。 The incident direction of the deposition material to fly from the deposition source 30 is inclined by deposition angle α with respect to the central axis 20. 基板10上に適当な膜厚だけ蒸着が行われるごとに、基板10の面内方位が180°ずつ反転させられる。 Each time an appropriate thickness by vapor deposition is performed on the substrate 10, the in-plane orientation of the substrate 10 is reversed by 180 °. これによって、蒸着物質が、基板10上にジグザグに成長した柱が作製される。 Thus, deposition material, is grown pillars in zigzag is fabricated on the substrate 10. 図6に、蒸着角αを82℃にして作製したジグザグ構造膜のSEM像を示す。 6 shows a SEM image of a zigzag structure film formed by the vapor deposition angle α to 82 ° C.. 図6のSEM写真から、方向が途中で変わるジグザグの柱をもつ膜が形成されていることが確認できる。 From SEM photograph of FIG. 6, it can be confirmed that the film having a pillar of zigzag direction is changed in the middle is formed.

【0022】[螺旋構造膜の作製法]図7に、螺旋構造膜を作製する方法を説明するための図を示す。 [0022] Figure 7 [Preparation Method of the helical structure film, shows a diagram for explaining a method of manufacturing a helical structure film. 基板10および蒸着源30の構成は、ジグザグ構造膜の作製法で説明した構成と同様である。 Construction of the substrate 10 and deposition source 30 is the same as that described in the method for producing the zigzag structure film. 螺旋構造膜の作製法においては、中心軸20に対して斜めの方向から蒸着物質を飛来させながら、基板10をゆっくり回転させる。 In the production method of the helical structure film, while flying the deposition material from an oblique direction with respect to the central axis 20, gradually rotating the substrate 10. 螺旋構造をできるだけ精密に制御するために、以下の二通りの方法の何れかで基板10の面内回転を制御できるようにした。 To control the helical structure as precisely as possible, and to control the in-plane rotation of the substrate 10 in any of the following two ways.

【0023】第1の方法は、蒸着速度を安定に制御できる材料を蒸着する場合に適した方法である。 The first method is a method suitable when depositing a material capable of stably controlling the deposition rate. この場合、 in this case,
面内回転速度ωを、膜厚計でモニタした蒸着速度に比例した値に設定し、面内方位を連続的に回転させる。 The plane rotation speed omega, set to a value proportional to the deposition rate that is monitored by the film thickness meter continuously rotating the plane orientation. たとえば、蒸着速度をr(Å/s)、所望の螺旋のピッチをp For example, the deposition rate r (Å / s), the pitch of the desired helical p
(Å)とすると、ω=2π/p(s -1 )である。 If you (Å), it is ω = 2π / p (s -1 ). 実際には、r In fact, r
を逐次モニタし、その値を用いてωを更新しながら基板を回転させる。 It was sequentially monitored, the substrate is rotated while updating the ω using the value.

【0024】第2の方法は、蒸着速度が不安定で、蒸着速度が短時間に大きく変化してしまう材料を蒸着する場合に適した方法である。 The second method is unstable deposition rate is a method suitable when depositing material deposition rate greatly changes in a short time. この場合、rで回転を制御すると、ステッピングモータの脱調をきす恐れがある。 In this case, by controlling the rotation in r, which may ensure the loss of synchronism of the stepping motor. そこで、ジグザグ構造作製法を拡張し、蒸着速度ではなく膜厚の出力を用いて一定の膜厚ごとにあらかじめ設定した角度だけ離散的に面内を回転させ、多角形螺旋構造を作製できるようにした。 Therefore, to extend the zigzag structure manufacturing method, by an angle which is set in advance for each predetermined thickness by using the output of the thickness rather than the deposition rate discretely rotating the plane, so that the polygonal helical structure can be produced did. この方法は、膜厚計の蒸着速度の値が不正確になる1(Å/s)以下で螺旋構造を作製する場合にも有効である。 This method is also useful for preparing a 1 (Å / s) or less helical structure the value of the deposition rate of the film thickness meter becomes inaccurate.

【0025】図8は、基板の面内回転速度と成膜速度の比を変えた場合の構造の変化を示す。 [0025] Figure 8 shows the change of the structure of the case of changing the plane rotation speed and the ratio of the deposition rate of the substrate. 柱状体膜は、全てα=82℃で成膜した。 Columnar film were all deposited by alpha = 82 ° C.. 基板をゆっくり回すと、図8 Turn the board slowly, as shown in FIG. 8
(A)に示すように、径の大きな螺旋が形成される。 (A), a large helix diameter is formed. 螺旋を形成するコラムは基板から表面に向かって途中で途切れることなく渦を巻いており、あたかもコイルのような形が見て取れる。 Column to form a helix is ​​swirled without interruption in the middle towards the surface from the substrate, though the form such as a coil can be seen. 螺旋のピッチがコラムの径と同程度になるように基板回転速度を速めると、図8(B)に示すように、ネジのような螺旋構造に変化する。 The pitch of the helix increase the substrate speed such that the same degree as the diameter of the column, as shown in FIG. 8 (B), changes in the helical structure, such as a screw. さらに回転速度を速くすると、図8(C)のように螺旋構造は見えなくなり、コラムは滑らかな円柱形になる。 Further increasing the rotational speed, helical structure as shown in FIG. 8 (C) is no longer visible, the column becomes a smooth cylindrical.

【0026】以下に、本発明の実施の形態(以下、実施形態という)について図面を用いて説明する。 [0026] Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter, referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings.

【0027】実施形態1 本発明の実施形態1として、柱状体膜を用いた湿式太陽電池について以下に述べる。 [0027] As Embodiment 1 of the embodiment 1 the invention is described below wet solar cell using the columnar film.

【0028】[構成]本実施形態に係る太陽電池の電極の構成を図9に示す。 [0028] [Configuration] The configuration of the electrodes of the solar cell according to the present embodiment shown in FIG. 基板40a上に、透明電極42aが形成されている。 On the substrate 40a, transparent electrodes 42a are formed. 基板40aとしてガラス基板が用いられる。 Glass substrate is used as the substrate 40a. 透明電極42aとしてはITOでもよいが、酸化錫にフッ素をドープした膜FTOが好ましい。 It may be ITO as the transparent electrode 42a, but film FTO doped with fluorine tin oxide are preferable. 透明電極42 A transparent electrode 42
a上には、柱状体膜44が形成されている。 On a, columnar film 44 is formed. 柱状体膜4 Columnar body film 4
4は、場合によっては、柱状体膜44基部に色素を含浸させた構造を有する。 4, in some cases, has a structure impregnated with dye columnar film 44 base. 柱状体膜44の材料としては、酸化チタンが好適である。 As the material of the columnar film 44, titanium oxide is preferable. また、色素の代表的な材料は、 In addition, a typical material of the dye,
ルテニウム錯体である、[RuL (NCS) ,L=4,4'-dicarbo A ruthenium complex, [RuL 2 (NCS) 2 , L = 4,4'-dicarbo
xy-2,2'bipyridine]や、[Ru(dcbpy) (NCS) ] H O(d xy-2,2'bipyridine] and, [Ru (dcbpy) 2 ( NCS) 2] 2 H 2 O (d
cbpy=2,2'-bipyridyl-4,4'-dicalboxylic acid)等が用いられる。 cbpy = 2,2'-bipyridyl-4,4'-dicalboxylic acid), or the like is used.

【0029】上記の柱状体膜44を形成した基板40a The substrate 40a forming the columnar film 44 in the
と対向するかたちで、別の基板40bが配置される。 In the form of facing the another substrate 40b is disposed. 基板40bには、ガラス基板が用いられる。 The substrate 40b, a glass substrate is used. 基板40b上には、透明電極42bが設けられている。 On the substrate 40b, the transparent electrode 42b is provided. 図9のように2つの基板40aと基板40bとを対向させて配置し、 And two substrates 40a and a substrate 40b arranged to be opposed as shown in FIG. 9,
そのすき間に電解質溶液を注入することで、太陽電池となる。 By injecting an electrolyte solution into the gap, the solar cell. 注入する電解質としては、ヨウ素の溶液が代表的である。 As the electrolyte to be injected, a solution of iodine are typical. 溶媒としては、水よりも有機溶媒の方が好適とされている。 As the solvent, it is more organic solvents are the preferred than water.

【0030】[作製手順と評価]透明電極としてFTOを用いたガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1×10 −6 Torrまで排気した。 The glass substrate was prepared using FTO as Preparation Procedure and Evaluation] transparent electrode, after attaching the vacuum chamber after the organic washed, was evacuated to 1 × 10 -6 Torr. 基板の下方約50cmの位置に配置した電子ビーム蒸着源に、酸化チタンの粉末を入れておき、これに電子ビームを照射して加熱した。 The electron beam evaporation source disposed in the position of the substrate under about 50 cm, previously put powder titanium oxide, and heated by irradiating an electron beam thereto. 同時に真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1 Oxygen gas was introduced into the vacuum chamber at the same time, the degree of vacuum is 1
×10 −5 Torrになるように調節した。 × was adjusted to 10 -5 Torr. 表1に示すような電極作製条件で、螺旋型柱状電極、円柱型柱状電極、および比較として通常の高密度膜と粉末を焼き固めた電極を用意した。 In the electrode manufacturing conditions shown in Table 1, were prepared helical columnar electrodes, cylindrical columnar electrodes, and electrodes baked normal dense film and powder as a comparison. 膜厚は全て3.0μmとした。 The film thickness was all 3.0μm. これらを500℃ These 500 ℃
で1時間熱処理し、TiO を結晶化した後、濃度5×10 In heat-treated for 1 hour, after the TiO 2 crystallized, the concentration 5 × 10
−4 Mの[RuL (NCS) ,L=4,4'-dicarboxy-2,2'bipyridi Of -4 M [RuL 2 (NCS) 2, L = 4,4'-dicarboxy-2,2'bipyridi
ne]のエタノール溶液に浸し、80℃の乾燥機に入れて1 Immersed in an ethanol solution of ne], 1 placed in the 80 ° C. dryer
日放置した。 Japan was allowed to stand. その後溶液から取り出し、乾燥空気を吹き付けて、電極を乾燥した。 Then removed from the solution, by blowing dry air to dry the electrode. 対向電極としてFTO付ガラスを用意し、スペーサとして50μmのカプトン箔を用い、 Providing a FTO coated glass as a counter electrode, using a Kapton foil 50μm as spacers,
前記電極と張り合わせてセルを形成した。 To form the cell by affixing said electrode.

【0031】太陽電池測定の評価は、両電極間のすき間に、0.5M LiI/0.05MI と0.5M 4-tert-butyl-pyridin [0031] Evaluation of solar cell measurement, the gap between the electrodes, 0.5M LiI / 0.05MI 2 and 0.5M 4-tert-butyl-pyridin
eのエタノール溶液を注入して行った。 e of the ethanol solution was carried out by injecting.

【0032】表1に作製した太陽電池についてそれぞれ性能を示した。 [0032] showed each performance for the solar battery fabricated in Table 1. 電極を螺旋及び円柱型にすることによって、薄くても高効率の電池が作製できることがわかった。 By the electrodes in a spiral and cylindrical, thin but the battery of high efficiency it was found to be produced.

【0033】 [0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】実施形態2 次に、本発明の実施形態2として、柱状体膜を用いた全薄膜型太陽電池について以下に述べる。 [0034] Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention are described below for all the thin-film solar cell using the columnar film.

【0035】[構成]実施形態に係る太陽電池の電極の構成を図10に示す。 [0035] [Configuration] The configuration of the electrodes of the solar cell according to the embodiment shown in FIG. 10. 基板50上に透明電極52aが形成されている。 Transparent electrodes 52a in the substrate 50 is formed thereon. さらに、透明電極52a上に柱状体膜54 Further, the columnar film 54 on the transparent electrode 52a
が形成されている。 There has been formed. 基板50、透明電極52a、および柱状体54の材料に関しては、実施形態1と同様である。 Substrate 50, transparent electrodes 52a, and with respect to the material of the columnar body 54 is similar to that of Embodiment 1. 柱状体膜54の上には、柱状体膜54と異なる材料で異なる形態の層が形成されている。 On top of the columnar film 54, a layer of different forms in different materials the columnar film 54 is formed. すなわち、柱状体膜54上に柱状絶縁層56、および透明電極52bが形成されている。 That is, the columnar insulating layer 56 on the columnar film 54, and the transparent electrode 52b is formed. 注入する電解質としては、ヨウ素の溶液が代表的である。 As the electrolyte to be injected, a solution of iodine are typical. 溶媒としては、水よりも有機溶媒の方が好適とされている。 As the solvent, it is more organic solvents are the preferred than water.

【0036】[作製手順と評価]透明電極としてFTOを用いたガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1×10 −6 Torrまで排気した。 [0036] [Preparation Procedure and Evaluation were provided glass substrate using FTO as a transparent electrode, after attaching the vacuum chamber after the organic washed, was evacuated to 1 × 10 -6 Torr. 基板の下方約50cmの位置に配置した電子ビーム蒸着源に、酸化チタンの粉末を入れておき、これに電子ビームを照射して加熱した。 The electron beam evaporation source disposed in the position of the substrate under about 50 cm, previously put powder titanium oxide, and heated by irradiating an electron beam thereto. 同時に真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1 Oxygen gas was introduced into the vacuum chamber at the same time, the degree of vacuum is 1
×10 −5 Torrになるように調節した。 × was adjusted to 10 -5 Torr. 蒸着角を75℃以上で、螺旋型柱状電極、円柱型柱状電極またはジグザグ電極のいずれかを作製した。 In the vapor deposition angle 75 ° C. or more, to produce one of the spiral columnar electrodes, cylindrical columnar electrodes or zigzag electrode. これを高温で熱処理し、TiO This was heat-treated at high temperature, TiO
を結晶化した後、濃度5×10 −4 Mの[RuL (NCS) ,L= 2 after crystallization, [RuL 2 (NCS) in a concentration 5 × 10 -4 M 2, L =
4,4'-dicarboxy-2,2'bipyridine]のエタノール溶液に浸し、80℃の乾燥機に入れて1日放置した。 Immersed in an ethanol solution of 4,4'-dicarboxy-2,2'bipyridine], and allowed to stand for one day placed in a 80 ° C. oven. その後溶液から取り出し、乾燥空気を吹き付けて、電極を乾燥した。 Then removed from the solution, by blowing dry air to dry the electrode.
再び真空槽に試料を入れ、1×10 −6 Torrまで排気した後、電子ビーム蒸着によって、柱状絶縁槽を形成した。 The sample is placed in the vacuum chamber again after evacuating to 1 × 10 -6 Torr, by electron beam evaporation, to form a columnar insulating vessel.
蒸着角は75℃以上であることが好適である。 Deposition angle is preferably not less 75 ° C. or higher. 柱状絶縁槽を形成した上にスパタリングによって透明電極を形成した。 To form a transparent electrode by sputtering on the formation of the columnar insulating vessel. 材料はITO又はFTOが好適である。 Material ITO or FTO are preferable. 成膜時に、蒸着角を柱状絶縁層成膜したときの値から徐々に垂直方向に変化させることによって、表面が平坦、高密度、かつ均一な透明電極を形成することができた。 During deposition, by changing gradually vertically from the value when the deposition angle was columnar insulating layer deposition, surface flatness, it was able to form a dense and uniform transparent electrode. 上記試料を、0.5M The above sample, 0.5M
LiI/0.05MI と0.5M 4-tert-butyl-pyridineのエタノール溶液に浸し、電解質溶液が、試料内部に十分浸透するのを待って引き上げ、周辺部を封止して、全薄膜型太陽電池を作製した。 LiI / 0.05MI 2 and immersed in ethanol solution of 0.5M 4-tert-butyl-pyridine , electrolyte solution, pulled up waiting to sufficiently penetrate inside the sample, to seal the peripheral portion, the total thin-film solar cell It was produced. 全薄膜型でありながら、電解質を注入可能なのは、電極及び絶縁層の密度が低く、空孔が配向しているからである。 While the total film type, the possible injection of electrolyte, electrodes and low density of the insulating layer, because the holes are oriented. これによって、従来に比べて格段に薄く、大きな電流を取り出すことのできる太陽電池が実現した。 Thus, much thinner than the conventional solar cells that can be taken out a large current is realized.

【0037】実施形態3 次に、本発明の実施形態3として、柱状体膜を用いたフォトクロミックデバイスについて以下に述べる。 [0037] Embodiment 3 Next, a third embodiment of the present invention, described below photochromic device using a columnar film.

【0038】[構成]本実施形態に係るフォトクロミックデバイスの電極の構成を図11に示す。 [0038] [Configuration] The configuration of a photochromic device electrodes according to the present embodiment shown in FIG. 11. 基板60a上に透明電極62aが形成されている。 Transparent electrode 62a on the substrate 60a is formed. さらに、透明電極6 Further, the transparent electrode 6
2a上に柱状体膜64が形成されている。 Columnar film 64 is formed on 2a. 基板60a、 Substrate 60a,
透明電極62a、および柱状体64の材料に関しては、 Transparent electrodes 62a, and with respect to the material of the columnar body 64,
実施形態1と同様である。 It is the same as in the first embodiment. なお、フォトクロミックデバイスの場合、太陽電池と異なり、光の透過率が高いことが重要であるため、用いられる材料は透過性を有することが望ましい。 In the case of the photochromic device, unlike a solar cell, since the light transmittance is high it is important, the material used desirably has a permeability.

【0039】対向電極として、基板60b上に透明電極62bが形成され、さらに、透明電極62bの上に色変化層66が形成されたものが用いられる。 [0039] As the counter electrode, the transparent electrode 62b on the substrate 60b is formed, further, is used as the color change layer 66 is formed on the transparent electrode 62b. 色変化層66 The color change layer 66
は、酸化還元反応によって色が変化するもので何でもよいが、特にWO やInNが適している。 It is be anything in which a change in color by oxidation-reduction reaction, in particular WO 3 and InN is suitable. 色変化層66は、 The color change layer 66,
色が変化する以外に電極としても機能しており、色変化層自体を柱状電極とすればさらに性能向上が期待できる。 And also functions as an electrode in addition to color changes, further can be expected performance improvement when the color change layer itself and the columnar electrode.

【0040】基板60aおよび基板60bを、図11に示すように、適当な間隔をあけて対向させ、電極間のすき間に電解質を注入しセルを完成させる。 [0040] The substrate 60a and the substrate 60b, as shown in FIG. 11, are opposed to each other at appropriate intervals, to complete the injected cell electrolyte into the gap between the electrodes. 電解質の材料としては、色変化層66に酸化還元反応を引き起こす成分を含んだものであれば何でもよい。 The material of the electrolyte, be anything that contains ingredients that cause an oxidation-reduction reaction with the color change layer 66. 具体的にはLiI、N Specifically LiI, N
aI等のアルカリ金属塩の溶液が適している。 Solution of an alkali metal salt such as aI are suitable.

【0041】透明電極62aと透明電極62bとを、スイッチ68を介して結線する。 [0041] The transparent electrode 62a and transparent electrode 62b, is connected via a switch 68. スイッチ68を閉にして光を照射すると着色、光照射をやめると消光する。 Coloring when irradiated with light switch 68 in the closed, it quenches the stop light irradiation. また、着色後スイッチ68を開にすると、光を照射せずとも着色状態を維持する。 Further, when the coloring after the switch 68 is opened, without irradiating light to maintain the colored state. 同様に、着色状態でスイッチ6 Similarly, the switch 6 in the colored state
8を開にしておくと、光を照射しても着色しない。 8 when the keep the open, not colored even when irradiated with light.

【0042】[作製手順と評価]透明電極としてFTOを用いたガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1×10 −6 Torrまで排気した。 The glass substrate was prepared using FTO as Preparation Procedure and Evaluation] transparent electrode, after attaching the vacuum chamber after the organic washed, was evacuated to 1 × 10 -6 Torr. 基板の下方約50cmの位置に配置した電子ビーム蒸着源に、酸化チタンの粉末を入れておき、これに電子ビームを照射して加熱する。 The electron beam evaporation source disposed in the position of the substrate under about 50 cm, previously put powder titanium oxide, to which is heated by irradiating an electron beam. 同時に真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1 Oxygen gas was introduced into the vacuum chamber at the same time, the degree of vacuum is 1
×10 −5 Torrになるように調節した。 × was adjusted to 10 -5 Torr. 表2に示すような電極作製条件で、螺旋型柱状電極、円柱型柱状電極、及び比較として通常の高密度膜と粉末を焼き固めた電極を用意した。 In the electrode manufacturing conditions shown in Table 2, were prepared helical columnar electrodes, cylindrical columnar electrodes, and electrode baked normal dense film and powder as a comparison. 膜厚は全て、1μmとした。 The film thickness all, was 1μm. これらを500℃で1 These at 500 ℃ 1
時間熱処理し、TiO を結晶化した後、濃度3×10 −4 M And time heat treatment, after the TiO 2 was crystallized, the concentration 3 × 10 -4 M
の[Na [(NC)Ru(dcb) (CN)-Ru(dcb) (NC)Ru(bpy) C Of [Na 2 [(NC) Ru (dcb) 2 (CN) -Ru (dcb) 2 (NC) Ru (bpy) 2 C
N],(dcbH )=2,2'bipyridal-4,4',bpy=2,2'bipyridal] N], (dcbH 2) = 2,2'bipyridal-4,4 ', bpy = 2,2'bipyridal]
のエタノール溶液に浸し、80℃の乾燥機に入れて1日放置した。 Immersed in the ethanol solution and allowed to stand for one day placed in a 80 ° C. oven. その後溶液から取り出し、乾燥空気を吹き付けて、電極を乾燥した。 Then removed from the solution, by blowing dry air to dry the electrode. 対向電極としてFTO付ガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1 Providing a glass substrate with FTO as a counter electrode, after attaching the vacuum chamber after the organic washing, 1
×10 −6 Torrまで排気した。 × was evacuated to 10 -6 Torr. その後、真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1×10 −4 Torrになるように調節し、WO 粉末を蒸発源に用いたRFイオンプレーティングによってWO を成膜した。 Thereafter, oxygen gas was introduced into the vacuum chamber, the vacuum degree is adjusted to 1 × 10 -4 Torr, thereby forming a WO 3 by the RF ion plating using WO 3 powder to the evaporation source. 膜厚は500nmとした。 The film thickness was 500nm. スペーサとして50μmのカプトン箔を用い、両電極と張り合わせてセルを形成した。 With Kapton foil 50μm as spacers to form a cell by laminating the both electrodes.

【0043】フォトクロミック特性の評価は、両電極間のすき間に、0.5M LiIのエタノール溶液を注入して行った。 [0043] Evaluation of the photochromic properties, the gap between the electrodes was performed by injecting an ethanol solution of 0.5M LiI.

【0044】表2に作製したフォトクロミックデバイスの性能を示した。 [0044] shows the performance of the photochromic devices fabricated in Table 2. 電極を螺旋及び円柱型にすることによって、応答性を早くできることがわかった(応答速度は消色状態から透過率10%以下に着色するまでの時間である)。 By the electrodes in a spiral and cylindrical, it is found were able to quickly response (response rate is time to coloring than 10% transmission from decolored state).

【0045】 [0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】実施形態4 次に、本発明の実施形態4として、柱状体膜を用いたエレクトロクロミックデバイスについて以下に述べる。 [0046] Embodiment 4 Next, a fourth embodiment of the present invention, described below electrochromic device using a columnar film. 本実施形態では、柱状体膜が電極として機能するとともに、色変化する。 In the present embodiment, the columnar body film functions as an electrode, changes color.

【0047】[構成]本実施形態に係るエレクトロクロミックデバイスの電極の構成を図12に示す。 [0047] [Configuration] The configuration of the electrochromic devices of the electrode according to the present embodiment shown in FIG. 12. 基板70a Board 70a
上に透明電極72aが形成されている。 Transparent electrodes 72a are formed thereon. さらに、透明電極72a上に柱状体膜74が形成されている。 Further, the columnar film 74 is formed on the transparent electrode 72a. 基板70 Substrate 70
a、透明電極72a、および柱状体74の材料に関しては、実施形態1と同様である。 a, a transparent electrode 72a, and with respect to the material of the columnar body 74 is similar to that of Embodiment 1. ただし、本実施形態においては、柱状体膜74の材料として、色が変化する材料が用いられる。 However, in the present embodiment, as the material of the columnar film 74, a material is used which changes color. 具体的な材料としては、WO やInNが好ましい。 As a specific material, WO 3 and InN it is preferred.

【0048】上記の柱状体膜74を形成した基板70a The substrate 70a forming the columnar film 74 in the
と対向するかたちで、別の基板70bが配置される。 In the form of facing the another substrate 70b is disposed. 基板70bには、ガラス基板が用いられる。 The substrate 70b, a glass substrate is used. 基板70b上には、透明電極72bが設けられている。 On the substrate 70b, the transparent electrode 72b is provided. 透明電極72 The transparent electrode 72
aと透明電極72bとは、直流電圧を印加できるように結線される。 The a and transparent electrode 72b, is connected so as to apply a DC voltage.

【0049】[作製手順と評価]透明電極としてFTOを用いたガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1×10 −6 Torrまで排気した。 The glass substrate was prepared using FTO as Preparation Procedure and Evaluation] transparent electrode, after attaching the vacuum chamber after the organic washed, was evacuated to 1 × 10 -6 Torr. 基板の下方約50cmの位置に配置した電子ビーム蒸着源に、インジウム金属を入れておき、これに電子ビームを照射して加熱した。 The electron beam evaporation source disposed in the position of the substrate under about 50 cm, previously put indium metal was heated by irradiating an electron beam thereto. 同時に真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1×1 Oxygen gas was introduced into the vacuum chamber at the same time, the degree of vacuum is 1 × 1
0 −5 Torrになるように調節した。 0 was adjusted to -5 Torr. さらに、蒸発源近傍に高周波を投入し、RFイオンプレーティングによって、 Further, a high frequency is introduced into the evaporation source neighborhood, the RF ion plating,
InN膜を作製した。 It was produced InN film. 表3に示すような電極作製条件で、 In the electrode manufacturing conditions shown in Table 3,
螺旋型柱状電極、円柱型柱状電極、及び比較として通常の高密度膜を用意した。 Spiral columnar electrodes, and cylindrical columnar electrodes, and a conventional high density film as a comparative prepared. 膜厚は全て、1.0μmとした。 The film thickness all, was 1.0μm. 対向電極としてFTO付ガラス基板を用意し、スペーサとして50μmのカプトン箔を用い、両電極と張り合わせてセルを形成した。 Providing a glass substrate with FTO as a counter electrode, using a Kapton foil 50μm as spacers to form a cell by laminating the both electrodes.

【0050】エレクトロクロミック特性を評価は、両電極間のすき間に、0.5M Na SO の水溶液を注入し、2つの透明電極に直流電圧を印加して行った。 [0050] Evaluation electrochromic characteristics, the gap between the electrodes, injected an aqueous solution of 0.5M Na 2 SO 4, was performed by applying a DC voltage to the two transparent electrodes.

【0051】表3に作製したエレクトロクロミックデバイスの性能を示した。 [0051] showed the performance of the electrochromic devices fabricated in Table 3. 電極を螺旋及び円柱型にすることによって、応答性を早くできることがわかった(応答速度は消色状態から透過率25%以下に着色するまでの時間である)。 By the electrodes in a spiral and cylindrical, it is found were able to quickly response (response rate is time to coloring than 25% transmission from decolored state).

【0052】 [0052]

【表3】 [Table 3]

【0053】実施形態5 次に、本発明の実施形態5として、柱状体膜を用いた化学センサについて以下に述べる。 [0053] Embodiment 5 Next, a fifth embodiment of the present invention, described below chemical sensor using a columnar film. 本実施形態においては、柱状電膜での化学反応によって、電極自身の電気抵抗が変化したり、起電力が生じることを利用して、柱状体膜を化学センサに用いる。 In the present embodiment, by a chemical reaction in the columnar conductive film, or the electrical resistance changes in the electrode itself, by utilizing the fact that the electromotive force, using a columnar film in chemical sensors. 電極の表面積が大きく、空孔が配向しているので、通常のPVD膜や、微粒子焼結体の膜を電極として用いた場合に比べて高感度かつ高速なセンサが作製可能になる。 Large surface area of ​​the electrode, because the holes are oriented, high-sensitivity and high-speed sensor is enabled manufactured as compared with the case of using or regular PVD film, a film of fine particles sintered as an electrode. ここでは、一例として柱状体膜を用いたCOガスセンサの構成を示す。 Here, a structure of a CO gas sensor using columnar film as an example.

【0054】[構成]イットリウムで安定化したジルコニア基板80上に、たとえばPtを用いた柱状膜82a,8 [0054] [Configuration] on zirconia substrate 80 stabilized with yttrium, for example, columnar film 82a using Pt, 8
2bが形成されている。 2b is formed. 柱状電極82b上には炭酸ガスが到達しないように酸化触媒膜84が成膜される。 The on columnar electrodes 82b oxidation catalyst layer 84 so as not to reach the carbon dioxide is deposited. このとき酸化触媒膜84は必ずしも柱状構造をもつ必要はない。 In this case the oxidation catalyst layer 84 is not always necessary to have a columnar structure. 柱状電極82aと柱状電極82bとの間には、COガス雰囲気ではガスの量に応じた起電力が生じ、COガスを検出することができる。 Between the columnar electrodes 82a and the columnar electrodes 82b, a CO gas atmosphere occurs electromotive force corresponding to the amount of gas, it is possible to detect the CO gas. 柱状電極を用いることによって、電極表面と基板との間での酸素原子、酸素イオンのやりとりが高速に行われるため、センサの感度が飛躍的に向上する。 By using the columnar electrodes, the oxygen atoms between the electrode surface and the substrate, exchange of oxygen ions is carried out at high speed, the sensitivity of the sensor is greatly improved.

【0055】実施形態6 次に、本発明の実施形態6として、柱状体膜を用いた光触媒について以下に述べる。 [0055] Embodiment 6 will now, as a sixth embodiment of the present invention, described below photocatalyst using the columnar film. 光触媒は、光触媒表面又は内部で光を吸収し、電子・正孔対が生成され、それらが光触媒表面に拡散し、表面に吸着した物質を酸化還元する。 Photocatalyst absorbs light in or photocatalytic surface, electron-hole pairs are generated, they are diffused into the surface of the photocatalyst to oxidize reducing the adsorbed substance on the surface. このようなメカニズムから考えて、光触媒は、電池を内包した一種の電極と見なすことができる。 In view of the such a mechanism, the photocatalyst may be regarded as a kind of electrodes enclosing the battery. 本実施形態のように、柱状体膜を光触媒に用いることにより、柱状体膜に接触した化学物質を分解することができる。 As in the present embodiment, by using the columnar film photocatalyst can decompose a chemical substance in contact with the columnar film. 本実施形態の化学物質として有用なものは、いわゆる有害物質である。 Useful as chemical entities of the present embodiment is a so-called harmful substances. 有害物質としては、たとえば、ダイオキシン、ローダミンなどの発ガン物質、ビスフェノール、ホルムアルデヒドなどの環境ホルモン、ビスフェノール、 The harmful substances, e.g., dioxin, carcinogens such as rhodamine, bisphenol, environmental hormones such as formaldehyde, bisphenol,
アンモニアなどの悪臭物質、No 、So などの無機有害物質などがある。 Malodorous substances such as ammonia, No x, and the like inorganic harmful substances such So. x.

【0056】[構成]本実施形態に係る光触媒の電極の構成を図14に示す。 [0056] FIG. 14 shows configuration of a photocatalyst electrode according to the configuration present embodiment. 基板90上に、柱状体膜92が形成されている。 On the substrate 90, the columnar film 92 is formed. 柱状体膜92の材料は、光を吸収して酸化還元能力を発揮するものなら何でもよい。 The material of the columnar film 92 may whatever that absorbs light exerts redox ability. 具体的にはTi More specifically, Ti
O 、TiO N 、ZnOなどが、光触媒機能を有する材料としてよく知られている。 O 2, TiO x N Y, ZnO , etc., it is well known as a material having a photocatalytic function. また、柱状電極の光触媒機能を手助けするものとして、Pt等の金属微粒子を電極表面に付与してもよい。 Further, as to help photocatalytic function of the columnar electrodes may be imparted to the metal fine particles such as Pt on the electrode surface. さらに、TiO とTiO N のように、 Furthermore, as the TiO 2 and TiO x N Y,
動作する波長域の異なる材料を積層することによって全体の活性を高めることができるのは、柱状体膜を用いなければ不可能である。 Be able to increase the overall activity by laminating materials having different wavelength range operation is not possible unless a columnar film.

【0057】[作製手順と評価]ガラス基板を用意し、有機洗浄した後に真空槽に取り付けた後、1×10 −6 Torr [0057] After the Preparation Procedure and Evaluation were provided glass substrate was mounted to the vacuum chamber after the organic washing, 1 × 10 -6 Torr
まで排気した。 It was evacuated to. 基板の下方約50cmの位置に配置した電子ビーム蒸着源に、酸化チタンの粉末を入れておき、これに電子ビームを照射して加熱した。 The electron beam evaporation source disposed in the position of the substrate under about 50 cm, previously put powder titanium oxide, and heated by irradiating an electron beam thereto. 同時に真空槽に酸素ガスを導入し、真空度が1×10 −5 Torrになるように調節した。 Oxygen gas was introduced into the vacuum chamber at the same time, the degree of vacuum was adjusted to 1 × 10 -5 Torr. 蒸着面、面内回転条件を変えて、螺旋型柱状電極、円柱型柱状電極、ジグザグ柱電極、及び比較として通常の高密度膜の電極を用意した。 Deposition surface, by changing the plane rotation condition, helical columnar electrodes, cylindrical columnar electrode was prepared an electrode of the conventional high-density film zigzag column electrodes, and as a comparison. 膜厚は全て、1.0μm All the film thickness, 1.0μm
とした。 And the. 4種類の電極をそれぞれ大気中500℃で1時間熱処理したものと、120℃、90%RHで3時間水熱処理した試料を作製した。 4 types of electrodes and those heat-treated for 1 hour at 500 ° C. in air, respectively, 120 ° C., to produce a sample hydrothermal treatment for 3 hours at 90% RH. なお、本件の柱状電極のうち、特に蒸着角75℃以上で作製したものについては、上記の熱処理や水熱処理によって、形状が大きく変化することはない。 Among the columnar electrode of the present, especially for those prepared in the deposition angle 75 ° C. or more, by the above heat treatment or hydrothermal treatment, not the shape is largely changed.

【0058】光触媒性能の評価は、試料を8mm×27mmに切り出し、3mlのメチレンブルーの水溶液(6×10 −5 M) [0058] Evaluation of the photocatalytic performance, cut the sample into 8 mm × 27 mm, an aqueous solution of methylene blue 3ml (6 × 10 -5 M)
に浸し、これに10Wのブラックライトを照射し、水溶液の脱色特性から評価した。 Soaked in, this was irradiated with 10W black light was voted decolorizing characteristics of the aqueous solution. 図15に、メチレンブルーの脱色から求めた触媒活性度と蒸着角との関係を示す。 Figure 15 shows the relationship between the deposition angle and the catalytic activity was determined from the bleaching of methylene blue. 値が大きい方が光触媒としては高性能である。 The larger the value is high performance as a photocatalyst.

【0059】蒸着角60°以上で作製した螺旋注状電極、 [0059] helical Note shaped electrode prepared by depositing angle 60 ° or more,
円柱状電極、ジグザグ柱電極の試料は何れも大きな触媒活性を示した。 Cylindrical electrodes, any sample zigzag column electrodes showed greater catalytic activity. 蒸着角45°以下では膜の密度が大きく、 Large density of the film at a deposition angle less than 45 °,
良好な触媒特性は得られなかった。 Good catalytic properties was not obtained.

【0060】螺旋柱状電極及び円柱状電極では、120℃ [0060] In the spiral cylindrical electrode and the cylindrical electrode, 120 ° C.
の低温での水熱処理でもかなり大きな触媒性能が得られており、プラスチック基板等への成膜も可能である。 Of which fairly large catalyst performance obtained with hydrothermal treatment at a low temperature, it is possible also deposited on a plastic substrate or the like.

【0061】実施形態7 次に、本発明の実施形態7として、柱状体膜を用いた電気化学反応用電極について以下に述べる。 [0061] Embodiment 7 Next, a seventh embodiment of the present invention, will be described below an electrochemical reaction electrode using a columnar film. 柱状体膜は、 Columnar body film,
従来の電気化学反応用の電極としても、その大表面積を生かした使い方ができる。 As an electrode for conventional electrochemical reactions, it can use by taking advantage of its large surface area.

【0062】[構成]図16に、実施形態7に係る電気化学反応用電極の構成を示す。 [0062] to [Configuration] FIG. 16 shows a configuration of an electrochemical reaction electrode according to the embodiment 7. 絶縁性の基板100上には電極102が形成されている。 Electrode 102 is formed on the insulating substrate 100. 電極102上には、さらに、柱状体104が形成されている。 On the electrode 102 further columnar body 104 is formed. 基板100が、導電性を有する場合には、電極102は必ずしも必要ではない。 Substrate 100, when having conductivity, the electrode 102 is not necessarily required. このように、柱状体膜104を形成した基板10 Thus, the substrate 10 formed columnar body film 104
0を2枚用意する。 0 prepared two. 柱状体膜104の材料は、目的の電気化学反応に適した材料で形成することが好ましく、必ずしも2枚の柱状体膜104を同じ材料で形成する必要はない。 Material of the columnar body film 104 is preferably formed of a material suitable for the electrochemical reaction of interest, it is not always necessary to form the two pillars film 104 of the same material.

【0063】2枚の基板100を反応液に浸し、基板1 [0063] two of the substrate 100 is immersed in the reaction solution, the substrate 1
00間に適当な電圧を加えることによって、電気化学反応が進む。 By adding a suitable voltage between 00, an electrochemical reaction proceeds. 柱状体膜104が大表面積を有し、空孔が配向しているため、電気化学反応が効率よく進行する。 Columnar body film 104 has a large surface area, because the pores are oriented, the electrochemical reaction proceeds efficiently.

【0064】応用先としては、たとえば水の電気分解に用いれば、陰極側に酸性イオン水、陽極側にアルカリイオン水ができ、美容、健康に用いることができる。 [0064] As an application destination, e.g. the use in the electrolysis of water, acidic ionized water on the cathode side, it is alkali ion water on the anode side, cosmetic, can be used for health. 反応が早く進行するので、低コストでイオン水を作ることができる。 Since the reaction to proceed quickly, it is possible to make the ion water at a low cost.

【0065】 [0065]

【発明の効果】電極をとりまく環境との電荷の授受によって動作するデバイスの高速化、高効率化が図られる。 Faster devices operating by transfer of charges between the environment surrounding the electrode according to the present invention, high efficiency is achieved.
電極をとりまく環境との電荷の授受による有害物質の分解の高速化、高効率化が図られる。 Faster degradation of harmful substances by exchange of charges with the environment surrounding the electrode, high efficiency can be achieved. 電極をとりまく環境との電荷の授受による有用な物質の生成・分離の高速化、高効率化が図られる。 Faster production and separation of useful substances by exchanging charge with the environment surrounding the electrode, high efficiency can be achieved. 電極材料、基板材料の広範な組み合わせが可能となる。 Electrode material, it is possible broader combinations of substrate material. 酸化物などを用いた電極では、可視光の透過性に優れる。 The electrode using an oxide, excellent transparency in the visible light. また、旋光性、複屈折性などに付加的な機能も付与することが可能である。 Further, it is also possible to impart optical activity, additional functions such as birefringence.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】 柱状体膜(螺旋構造膜)を用いた電極の模式図を示す。 1 shows a schematic view of an electrode with a columnar film (helical structure film).

【図2】 柱状体膜(多角螺旋構造膜)を用いた電極の模式図を示す。 2 shows a schematic view of an electrode with a columnar film (polygonal spiral structure film).

【図3】 柱状体膜(楕円柱膜)を用いた電極の模式図を示す。 3 shows a schematic view of an electrode with a columnar film (an elliptic cylinder film).

【図4】 柱状体膜(ジグザグ構造膜)を用いた電極の模式図を示す。 Figure 4 shows a schematic view of an electrode with a columnar film (zigzag structure film).

【図5】 ジグザグ構造膜を作製する方法を説明するための図である。 5 is a diagram for explaining a method of manufacturing a zigzag structure film.

【図6】 蒸着角αを82℃にして作製したジグザグ構造膜のSEM像を示す図である。 6 is a diagram showing an SEM image of the zigzag structure film was produced in the deposition angle alpha 82 ° C..

【図7】 螺旋構造膜を作製する方法を説明するための図である。 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing a helical structure film.

【図8】 基板の面内回転速度と成膜速度の比を変えた場合の構造の変化を示す図である。 8 is a graph showing changes in the structure of the case of changing the plane ratio of the rotational speed and the deposition rate of the substrate.

【図9】 実施形態1に係る太陽電池の電極の構成を示す図である。 9 is a diagram showing a configuration of electrodes of a solar cell according to the first embodiment.

【図10】 実施形態2に係る太陽電池の電極の構成を示す図である。 10 is a diagram showing a configuration of electrodes of a solar cell according to the second embodiment.

【図11】 実施形態3に係るフォトクロミックデバイスの電極の構成を示す図である。 11 is a diagram showing a configuration of a photochromic device electrodes according to the third embodiment.

【図12】 実施形態4に係るエレクトロクロミックデバイスの電極の構成を示す図である。 12 is a diagram showing the configuration of an electrochromic device electrodes according to the fourth embodiment.

【図13】 実施形態5に係る化学センサの電極の構成を示す図である。 13 is a diagram showing a configuration of electrodes of a chemical sensor according to the fifth embodiment.

【図14】 実施形態6に係る光触媒の電極の構成を示す図である。 14 is a diagram showing a configuration of electrodes of a photocatalyst according to a sixth embodiment.

【図15】 実施形態6に係る光触媒の触媒活性度と蒸着角との関係を示す図である。 15 is a diagram showing the relationship between the catalytic activity and the deposition angle of the photocatalyst according to the sixth embodiment.

【図16】 実施形態7に係る電気化学反応用電極の構成を示す図である。 16 is a diagram showing a configuration of an electrochemical reaction electrode according to the embodiment 7.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

10 基板、20 中心軸、30 蒸着源、40a,4 10 substrate, 20 the central axis, 30 vapor deposition source, 40a, 4
0b 基板、42a,42b 透明電極、44 柱状体膜。 0b substrate, 42a, 42b transparent electrode, 44 columnar film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 7識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 27/30 H01M 14/00 P 5H050 H01M 14/00 H01L 31/04 Z Fターム(参考) 2K001 BA20 BB01 BB16 BB28 BB41 4K029 AA09 AA24 BA17 BA18 BA43 BA48 BA49 BB02 CA01 DB05 DB10 4M104 BB36 BB37 DD34 GG05 5F051 AA11 AA14 BA16 FA02 FA04 FA19 5H032 AA06 AA07 AS16 BB05 CC14 EE00 HH00 5H050 AA00 BA00 CA02 CA14 CA17 CB02 CB07 CB11 FA00 FA09 FA13 FA18 FA19 GA24 GA27 HA12 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (51) Int.Cl. 7 identification mark FI theme Court Bu (reference) G01N 27/30 H01M 14/00 P 5H050 H01M 14/00 H01L 31/04 Z F -term (reference) 2K001 BA20 BB01 BB16 BB28 BB41 4K029 AA09 AA24 BA17 BA18 BA43 BA48 BA49 BB02 CA01 DB05 DB10 4M104 BB36 BB37 DD34 GG05 5F051 AA11 AA14 BA16 FA02 FA04 FA19 5H032 AA06 AA07 AS16 BB05 CC14 EE00 HH00 5H050 AA00 BA00 CA02 CA14 CA17 CB02 CB07 CB11 FA00 FA09 FA13 FA18 FA19 GA24 GA27 HA12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板上に設けられ、前記基板の法線方向から所定の角度傾斜した方向から飛来した蒸着物質の堆積により生じた柱状体膜を備えることを特徴とする電極。 1. A provided on a substrate, electrodes, characterized in that it comprises a columnar film caused by deposition of flying the deposition material from a direction inclined by a prescribed angle from the normal direction of the substrate.
  2. 【請求項2】 前記柱状体膜において、前記柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されることを特徴とする請求項1に記載の電極。 Wherein in said columnar film electrode according to claim 1, characterized in that the environment and the charge surrounding the columnar film is exchanged.
  3. 【請求項3】 前記柱状体膜において、前記柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されることによって、化学物質が分解されることを特徴とする請求項1に記載の電極。 3. A column bodies film, by charge and the environment surrounding the columnar film is exchanged, the electrode according to claim 1, characterized in that chemicals are decomposed.
  4. 【請求項4】 前記柱状体膜において、前記柱状体膜を取り巻く環境と電荷が授受されることによって、有用な物質が生成、又は分離されることを特徴とする請求項1 4. A column bodies film, according to claim 1 charge and the environment surrounding the columnar body film by being exchanged, the useful substance is produced, or characterized in that it is separated
    に記載の電極。 The electrode according to.
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