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窒化物半導体で光触媒作用を確認
【その他】発信：2005/11/18(金) 23:57:20
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〜青色ＬＥＤで水素製造、東京理科大大川氏ら〜
窒化物半導体の光触媒作用で水素製造できることが初めて確認された。これは東京理科大学理学部応用物理学科の大川和宏助教授らの成果。直径１ｃｍの窒化ガリウムに光を当て、数時間で、約１ｍｌの水素を製造した。青色発光ダイオード（ＬＥＤ）の発光メカニズムを逆手にとり、光から直接水素エネルギーに変換する。効率が改善されれば、クリーンエネルギーを生み出す新たな材料として注目される。科学技術振興機構創造科学技術推進事業「中村不均一結晶プロジェクト」から創出された。
窒化ガリウムなどの窒化物半導体は青色ＬＥＤで有名だが、構成元素に有害物質が含まれていないなど、クリーンで低い環境負荷型の半導体材料としても注目を集める。また窒化物材料の組成により幅広いバンドギャップ制御が理論的に可能で、大川助教授らは今回、このバンドギャップ制御の可能性を逆手に利用することに着目した。窒化物半導体が水を電気分解できる光触媒効果をもつことを確認し、窒化物半導体に光を吸収させて水素製造の可能性を調べた。
その結果、直径１ｃｍのＮ型窒化ガリウム半導体を作製して水から水素製造すると、１ボルトの印加が必要だったものの０.５％の効率で水素製造できることを確認した。窒化ガリウムにインジウムを２％添加してバンド幅を狭くすると、水素製造効率が上がることも見いだした。またＰ型窒化ガリウム半導体でも光触媒効果で水素製造できることも発見し、水素製造時に材料自身が酸化して腐食する耐久性の問題も解決できることが分かったという。
Ｐ型窒化物半導体の作製技術のほか、窒化ガリウムへの添加技術などの確立が進むことは、同材料での水素製造の効率改善に直結する。大川助教授は結晶成長技術の専門家でもあり「よりよい窒化物半導体結晶を作製して効率20％の水素製造を目指す。また水素製造に使えない光は、同じ半導体材料を利用して燃料電池として利用できるので更なる効率向上も見込める」と述べている。
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