JP5515613B2 - 半導体光応答体 - Google Patents
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- Catalysts (AREA)
Description
第1半導体層10として酸化銅(CuO)、第2半導体層12として酸化ニッケル(NiO)、第3半導体層14として酸化亜鉛(ZnO)を用いた半導体光応答体100を実施例1として示す。
実施例1に対して、第1半導体層10及び第3半導体層14の膜厚は同一とし、第2半導体層12の膜厚のみを20nm,30nm,40nm,50nmとしたものをそれぞれ実施例2−5とした。
実施例1−5に対して成膜圧力のみを3.0×10−3Torrに変更し、第1半導体層10、第2半導体層12及び第3半導体層14を形成後、酸素ガス(O2)と窒素ガス(N2)をO2/N2=1/4の比で流しつつ300℃で加熱した石英製の流通炉に1時間入れて加熱処理したサンプルを実施例6−10とした。
実施例1と同一の成膜条件下において、ATO上に第1半導体層10である酸化銅(CuO)のみを形成し、その後、大気中において300℃で1時間加熱処理したものを比較例1とした。
実施例1と同一の成膜条件下において、ATO上に第3半導体層14である酸化亜鉛(ZnO)と第1半導体層10である酸化銅(CuO)を順に形成した。
実施例1−5及び比較例1,2で形成されたサンプルの光電流測定を行った。測定は、図5に示すように、濃度0.2Mの硫酸カリウム(K2SO4)水溶液28中に、ATO表面にインジウムを電極20として溶着して導線22を接続した各サンプル、対電極24となるPt電極、及び参照電極26となるAg/AgCl電極を浸漬し、これらをポテンショスタット30に接続して行った。
以下、実施例1−5及び比較例1,2に対する測定結果を示す。なお、以下の説明において、負の電流(カソード電流条件の場合)が第1半導体層10である酸化銅(CuO)からそれに接触する溶液28中の基質に電子を受け渡す流れである。
バンドギャップEg(eV)=1240/吸収端波長(nm)・・・(1)
価電子帯上端エネルギー(V対NHE)=イオン化ポテンシャル−4.44・・・(2)
伝導帯下端エネルギー(V対NHE)=イオン化ポテンシャル−バンドギャップ−4.44・・・(3)
亜鉛(Zn)をドープした厚さ250μmのリン化ガリウム(GaP)上にスパッタリングによって順に酸化ニッケル(NiO)を厚さ30nm、次いで酸化亜鉛(ZnO)を厚さ130nm堆積した。スパッタリングは、NiOは金属NiターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で、またZnOはZnOターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で行った。この積層体のZnOに金属インジウムでコンタクトを取り、ポテンショスタットに接続し作用電極とした。
亜鉛(Zn)をドープした厚さ250μmのリン化インジウム(InP)上にスパッタリングによって順に硫化銅(Cu2S)を厚さ2nm、ついで酸化亜鉛(ZnO)を厚さ130nm堆積した。スパッタリングは、Cu2Sは金属Cu2SターゲットをArプラズマ中で、またZnOは金属ZnOターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で行った。この後、ZnO上に電極としてPtを光の透過できる5nmだけ堆積し、さらにこの面が測定中に溶液に接触することを防ぐためにSiO2層を200nm堆積した。計5層構造とした。Ptは金属PtターゲットをArプラズマ中で、またSiO2はSiO2ターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で行った。積層体のPtを直接ポテンショスタットに接続し作用電極とした。
実施例12においてCu2S層の厚さを4nmとした以外は総て同じとした。
実施例12においてCu2S層の厚さを6nmとした以外は総て同じとした。
亜鉛(Zn)をドープした厚さ250μmのリン化インジウム(InP)上にスパッタリングによって順に酸化ニッケル(NiO)を厚さ30nm、次いで酸化亜鉛(ZnO)を厚さ130nm堆積した。スパッタリングは、NiOは金属NiターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で、またZnOはZnOターゲットをO2/Ar=1/4の流量比で含むプラズマ中で行った。この積層体のZnOに金属インジウムでコンタクトを取り、ポテンショスタットに接続し作用電極とした。
亜鉛(Zn)をドープした厚さ250μmのリン化ガリウム(GaP)に金属インジウムでコンタクトを取り、ポテンショスタットに接続し作用電極とした。
亜鉛(Zn)をドープした厚さ250μmのリン化インジウム(InP)に金属インジウムでコンタクトを取り、ポテンショスタットに接続し作用電極とした。
Claims (4)
- 反応基質に接触する第1半導体層と、
前記第1半導体層に接触し、前記反応基質に接触しない第2半導体層と、
前記第2半導体層に接触する第3半導体層と、
を含み、
前記第2半導体層の価電子帯上端が前記第1半導体層の価電子帯上端よりもエネルギー準位が高く、
前記第3半導体層の伝導帯下端が前記第2半導体層の価電子帯上端よりもエネルギー準位が高く、
前記第1半導体層を介して光励起によって生じた電荷を前記反応基質へ受け渡すことを特徴とする半導体光応答体。 - 請求項1に記載の半導体光応答体であって、
前記第2半導体層の伝導帯下端が前記第1半導体層の伝導帯下端よりもエネルギー準位が高いことを特徴とする半導体光応答体。 - 請求項1又は2に記載の半導体光応答体であって、
前記第3半導体層は、前記第3半導体層よりも電気伝導度が高い電極に接触していることを特徴とする半導体光応答体。 - 請求項1〜3のいずれか1つに記載の半導体光応答体であって、
前記第2半導体層は、酸化ニッケル(NiO),酸化タンタル(Ta2O5),窒素含有酸化タンタル(Ta2O5:N),酸窒化タンタル(TaON),酸化鉄(FeO又はFe2O3),酸化銅(CuO),窒素含有酸化銅(CuO:N),亜酸化銅(Cu2O),窒素含有亜酸化銅(Cu2O:N),硫化ニッケル(NiS),亜硫化ニッケル(Ni3S2),硫化銅(Cu2S),硫化スズ(SnS),硫化タングステン(WS2),硫化モリブデン(MoS2)のいずれか1つを含むことを特徴とする半導体光応答体。
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