アンチモンをドーピングしたTiO2半導体薄膜電極の光電気化学的性質

抄録

ゾル.ゲル法によりアンチモンをドーピングしたTiO₂薄膜を調製し,その光電気化学的性質を調べた。ESCAにより調ぺた結果,600℃で20分間熱処理したTiO₂(アナタース)中のアンチモンはSb³⁺として存在することがわかった。Sb³⁺はTiO₂中に侵入型で固溶してTio₂の電気伝導度を増加させるが,その固溶度限は約1mol%である。光電流は薄膜の電気伝導度の増加の結果として0.5mol%Sb₂O₃,で約26mA.cm^-2となり,若干増加するが,それ以上ドーピングするとかえっでいちじるしく低下し,とくに5mol%Sb₂O₃では約3mA.cm-2と約1/10に減少した。これはSb³⁺がTiO₂のバンドギャップ中に不純物準位を形成し,それが再結合中心として働くためであると考えられる。TiO₂中のSb₂O₃は光照射下で溶解し,ドーピング種としては好ましくないという結果を得た。