杉山研究室: 東京大学 先端科学技術研究センターEnglish

今関 裕貴，藤井 克司（理研），中野 義昭，杉山 正和

太陽光エネルギーの利用に際し，その供給の不安定性が問題となっている．それを解決する技術が，化学エネルギーへのエネルギーの変換・貯蓄である．化学エネルギーの媒体として，高いエネルギー密度を持つ水素が注目されている．現在，水素の化学エネルギーへの変換効率の最高記録は，太陽電池と水の電気分解セルの接続により得られている．しかし，このシステムの導入コストを低減することは難しい．これらの背景から，低コスト化が狙える光触媒・光電極（電解液に浸した半導体）における光電気化学反応を用いた水素生成が期待されている．しかし，これらのデバイスのエネルギー変換効率・耐久性は依然として低い．そのため，半導体表面を助触媒・保護層により修飾することで，変換効率・耐久性の向上が行われている．これらの材料・構造最適化のためには，光照射により半導体中に生成された電子・ホールが，半導体結晶中のどの原子を通り，表面のどのような原子からイオン・分子へ受け渡されるのかを明らかにする必要がある．この電子・ホール輸送のメカニズムは，半導体表面近傍のエネルギーバンドアライメントから理解できる．本研究では，このバンドアライメントに対する半導体表面吸着イオン・表面準位の影響を評価することにより，電子・ホール輸送のメカニズムに迫る．