3研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-23

2021

Ca、Zn添加β-Ga₂O₃における光触媒活性に及ぼす欠陥状態の解析

アピールポイント

光触媒材料における添加元素効果の原子論的メカニズム解明
【技術シーズ：第一原理計算／点欠陥解析】

課題

β-Ga₂O₃にCaやZn添加を添加することで高い光触媒活性が発現

・実験から光励起された電子の補足状態の存在が高活性の起源と推定されるが、その起源は不明

解決手段

・第一原理計算により、Ca/Zn添加β-Ga₂O₃ における点欠陥の安定性を評価

・電荷遷移レベルを求め、電子補足状態の起源を検討

成果・新規性

・β-Ga₂O₃結晶に添加されたCaやZnの置換型欠陥および格子間欠陥において、励起電子を補足するエネルギー準位を形成
→ 添加元素効果の原子論的メカニズムを解明

・実験方法：第一原理計算

期待される市場・応用

・光触媒活性向上へ向けた開発 → 水素製造、汚染物質の分解

・添加元素・キャリア制御 → 半導体、パワーデバイス

発表文献

A. Yamakata, J. J. M. Vequizo, T. Ogawa et al., ACS Catal. 11, (2021) 1911.

謝　辞：本研究は、JSPS科研費新学術領域「複合アニオン化合物の理解：化学・構造・電子状態解析」（16H06440）の一環として実施されたものである。