分子線エピタキシー法による光触媒応用を目指したZnO_(1-x)Te_x 薄膜の成長

摘要

太陽光と水を利用して水素を生成する人工光合成は，次世代のエネルギー創製技術として大きな期待が寄せられている．しかしながら，TiO_2 やZnO などの酸化物半導体の多くはバンドギャップが大きいことから，太陽光に5%程度しか含まれない紫外線によってのみ水素生成が可能となっており，効率が上がらないことが問題点として挙げられる．ZnO にTe をわずかに添加したO-rich ZnO_(1-x)Te_x(ZnOTe)では，ZnO の価電子帯とTe 準位間でのバンド反交差作用により上部(E+)バンドと下部(E-)バンドが形成されることから，伝導帯のエネルギー位置を変えずにバンドギャップを減少できる．またZnTeにO をわずかに添加したTe-rich ZnOTe では,ZnTe の伝導帯とO 準位間でのバンド反交差作用により上部(E+)バンドと下部(E-)バンドが形成されることから，価電子帯のエネルギー位置を変えずにバンドギャップを減少できる．これらにより可視光領域への光吸収波長の拡大が期待されるが，これまでにZnOTe を光触媒材料として用いた研究例は少ない．本研究では，ZnOTe 薄膜の光触媒に適したバンド構造の検討を目的として，分子線エピタキシー(MBE)法を用いてZnOTe 薄膜の成長を行い，結晶性，光学特性等の評価を行った．