[发明专利]光半导体及其制造方法、以及光半导体设备、光触媒、氢生成设备和能量系统

说明书

技术领域

本发明涉及光半导体及其制造方法、光半导体设备、光触媒、具备该光触媒的氢生成设备、具备该氢生成设备的能量系统。

背景技术

通过对光半导体照射光，会在该光半导体中产生电子-空穴对。光半导体有希望应用于取出在该电子-空穴对再结合时产生的光的LED及激光器、将所述对在空间上分离从而将光电动势作为电能取出的太阳能电池、或者根据水和太阳光直接制造氢的光触媒等的用途。作为吸收或者放出的光为紫外～可见光频带的光半导体的一组，存在氮化物及氮氧化物。作为例子，列举出钽、钛、铝、镓及铟等的氮化物及氮氧化物。但是，将铌的氮氧化物用作光半导体的这种报告，不是现在的事情。以下，表示已经报告的铌氮氧化物的合成方法和物性方面的特征。

作为铌氮氧化物的制造方法，已知将氯氧化铌等作为原料的方法、以及在氨环境气中对五氧化铌进行烧成的方法等(例如，参照非专利文献1及2、专利文献1)。

非专利文献1中公开了将氯氧化铌或者五氯化铌作为铌源进行合成的铌氮氧化物及其合成方法。

在将氯氧化铌作为初始原料的情况下，使氯氧化铌(NbOCl₃)和液体氨进行反应。在使其反应而得到的试样中，作为副生成物混合存在氯化铵(NH₄Cl)。因此，为了使氯化铵升华而从试样中除去，在真空下以653K对得到的试样进行加热。加热后的试样进一步以773K进行长时间烧成。由此，得到黑色的铌氮氧化物(NbON)。

在将五氯化铌作为初始原料的情况下，首先，使五氯化铌(NbCl₅)和氯化氮(ClN₃)进行反应，得到四氯化叠氮化铌(NbCl₄N₃)。对得到的四氯化叠氮化铌进行加水分解，形成氯氧化叠氮化铌(NbOCl₂N₃)。以773K使其热分解，从而得到铌氮氧化物(NbON)。

在非专利文献1中，通过X线结晶构造解析，示出由上述方法得到的铌氮氧化物具有斜锆石(baddeleyite)型的结晶构造，其以NbON的组成式表示。

在非专利文献2及专利文献1中，公开了将五氯化铌作为铌源、通过氨气气流环境气下的加热处理而合成出的铌氮氧化物及其合成方法。将氯化铌(NbCl₅)作为金属盐原料。在由甘醇(HOCH₂CH₂OH)、柠檬酸(HOOCCH₂C(OH)(COOH)CH₂COOH)、甲醇(CH₃OH)组成的溶液中对其搅拌溶解。之后，在空气环境气下一边将该溶液加热至423K一边搅拌。由此，在羟基羧酸的羧基与乙二醇的羟基之间引起脱水酯化反应，得到聚酯化的聚酯高分子凝胶。之后，在0.1L/分的氮气流环境气下，进行773K、3小时的加热处理。然后，在0.5L/分的氨气气流环境气下，进行1023K、10小时的加热处理，得到铌氮氧化物(Nb-O-N)。该Nb-O-N是五氧化铌(Nb₂O₅)和氮化铌(NbN)的混合物，由非专利文献2中公开的X线衍射图表示。

【先行技術文献】

【专利文献】

【专利文献1】JP特开2009-208070号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】Zeitschrift fur anorganische und allgemeine Chemie，429，261-269(1977)

【非专利文献2】Journal of The Electrochemical Society，156(7)B811-B815(2009)

发明内容

【发明要解决的问题】