载流子密度小的锶铌氮氧化物膜的制法及其用途制造技术

提供载流子密度小的SrNbO2N。本发明专利技术涉及使锶铌氮氧化物膜生长的方法，该方法具备采用溅射法在钛酸锶基板上使载流子密度为1×10

Preparation and application of strontium niobium oxide film with small carrier density

A SrNbO2N with a small carrier density is provided. The invention relates to a method for the growth of strontium niobium nitrogen oxide film. The method is equipped with a sputtering carrier density of 1 * 10 on the strontium titanate substrate.

【技术实现步骤摘要】
载流子密度小的锶铌氮氧化物膜的制法及其用途
本专利技术涉及载流子密度小的锶铌氮氧化物膜的制法及其用途。
技术介绍
非专利文献1公开了由化学式SrNbO2N表示的锶铌氮氧化物吸收波长为700纳米以下的光的内容。锶铌氮氧化物是钙钛矿型铌氮氧化物的一种。而且，非专利文献1还公开了一种采用电泳沉积法使SrNbO2N粒子沉积在掺杂氟的氧化锡基板上从而制作光半导体电极的方法。根据非专利文献1，对这样制作出的光半导体电极照射光，在光半导体电极的表面上通过水分解而产生氧气。非专利文献2公开了一种采用脉冲激光沉积法在具有(100)的取向面的KTaO3单晶基板上使SrNbO3-xNx膜(0≤x≤1)生长的方法。根据非专利文献2，这样生长出的SrNbO3-xNx膜的载流子密度为1×1021cm-3以上。非专利文献3公开了一种采用脉冲激光沉积法在具有(100)的取向面的SrTiO3单晶基板上使SrTaO3-xNx膜(0≤x≤1.2)生长的方法。非专利文献3没有公开这样生长出的SrTaO3-xNx膜的载流子密度。在先技术文献非专利文献1：KazuhikoMaedaetal,“SrNbO2NasaWater-SplittingPhotoanodewithaWideVisible-LightAbsorptionBand”,JournaloftheAmericanChemicalSociety,vol.133,pp.12334-12337(2011)非专利文献2：冈大地等，“Nb系钙钛矿型氮氧化物薄膜的电输送特性”(「Nb系ペロブスカイト型酸窒化物薄膜の電気輸送特性」)，第61次应用物理学会春季学术演讲会演讲预备稿集(2014年春)18p-E8-1306-149非专利文献3：DaichiOkaet.al.,“PossibleferroelectricityinperovskiteoxynitrideSrTaO2Nepitaxialthinfilms”,ScientificReports,Vol.4,pp4987(2014)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供载流子密度小的锶铌氮氧化物膜的制法及其用途。本专利技术涉及一种使锶铌氮氧化物膜生长的方法，该方法具备以下工序：(a)采用溅射法在钛酸锶基板上使载流子密度为1×1018cm-3以下的所述锶铌氮氧化物膜生长。本专利技术的主旨包括以下的(I)和(II)。(I)载流子密度为1×1018cm-3以下的锶铌氮氧化物、和(II)载流子密度为1×1018cm-3以下的锶铌氮氧化物膜。本专利技术的主旨还包括以下的(III)～(V)。(III)具备上述锶铌氮氧化物膜的光半导体基板、(IV)具备该光半导体基板的氢生成装置、以及(V)使用了该光半导体基板的氢生成方法。本专利技术提供载流子密度小的锶铌氮氧化物膜的制法及其用途。附图说明图1表示光半导体电极100的截面图。图2是表示实施例1中的X射线衍射测定结果的图。图3是表示实施例2中的X射线衍射测定结果的图。图4表示具备光半导体电极100的氢生成装置的截面图。图5表示光半导体电极100的截面图。图6是表示实施例3中的X射线衍射测定结果的图。图7是表示实施例4中的X射线衍射测定结果的图。附图标记说明100光半导体电极110钛酸锶基板111欧姆电极120锶铌氮氧化物膜600氢生成装置610容器630对电极640液体650导线具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。(实施方式)图1表示实施方式涉及的光半导体电极100的截面图。光半导体电极100具备钛酸锶基板110(以下简称为“基板110”)和锶铌氮氧化物膜120。只要基板110的表面由钛酸锶形成，基板110就可以包含其它层。优选基板110为单晶。钛酸锶由化学式SrTiO3表示。锶铌氮氧化物可由化学式SrNbO3-xNx(其中，x大于0且为3以下，优选x＝1)表示。锶铌氮氧化物是n型半导体的一种。锶铌氮氧化物膜120形成于基板110的表面。优选锶铌氮氧化物膜120具有取向面。更优选锶铌氮氧化物膜120具有(001)面的取向面。(制造方法)以下，对本实施方式涉及的制造方法进行详细说明。一边将基板110的温度维持在摄氏500度以上且摄氏750度以下，一边使锶铌氮氧化物膜120在基板110上生长。如上所述，基板110由钛酸锶形成。优选基板110由单晶钛酸锶形成。优选生长出的锶铌氮氧化物膜120具有取向面。优选基板110具有(001)面、(110)面或(111)面的主面。换言之，优选由钛酸锶形成的基板110的表面按[001]方向、[110]方向或[111]方向取向。更优选基板110在表面具备仅具有(001)取向面、仅具有(110)取向面或仅具有(111)取向面的钛酸锶。本专利技术人发现，采用溅射法生长出的锶铌氮氧化物膜具有显著低于采用脉冲激光沉积法生长出的锶铌氮氧化物膜的载流子密度。具体而言，采用激光沉积法生长出的锶铌氮氧化物膜具有1×1021cm-3以上的较高的载流子密度(请参照非专利文献2)，另一方面，如在后述的实施例中证实的那样，采用溅射法生长出的锶铌氮氧化物膜具有1×1018cm-3以下的较低的载流子密度。在一个实施方式中，采用溅射法生长出的锶铌氮氧化物膜具有1×1017cm-3以下的更低的载流子密度。如后所述，低的载流子密度会使氢生成效率提高。在溅射法中，优选使用由铌酸锶形成的靶，所述铌酸锶由化学式Sr2Nb2O7表示。在氩气和氮气的混合气氛下进行溅射。优选该气氛还含有氧气。这样，锶铌氮氧化物膜120在基板110上生长。在基板110具有(001)面的取向面的情况下，锶铌氮氧化物膜120也具有(001)面的取向面。更优选锶铌氮氧化物膜120仅具有(001)取向。同样，在基板110具有(110)面的取向面的情况下，锶铌氮氧化物膜120也具有(110)面的取向面。该情况下，更优选锶铌氮氧化物膜120仅具有(110)取向。在基板110具有(111)面的取向面的情况下，锶铌氮氧化物膜120也具有(111)面的取向面。该情况下，更优选锶铌氮氧化物膜120仅具有(111)取向。如上所述，这样生长出的锶铌氮氧化物膜120具有1.0×1018cm-3以下的低的载流子密度。图4表示具备光半导体电极100的氢生成装置600的截面图。在本实施方式中，光半导体电极100具备锶铌氮氧化物膜120。锶铌氮氧化物是光半导体，并且可作为光催化剂使用。图4所示的氢生成装置，具备光半导体电极100、对电极630、液体640和容器610。如上所述，光半导体电极100具备基板110和在该基板110上生长出的锶铌氮氧化物膜120。图5表示光半导体电极100的截面图。可使用掺杂有铌或镧的钛酸锶基板110。掺杂有铌或镧的钛酸锶基板110具有导电性。如图5所示，在导电性的钛酸锶基板110上可形成欧姆电极111。欧姆电极111与导线650电连接。基板110为钙钛矿型(例如钙钛矿型氧化物)。优选对电极630由在氢生成反应中的过电压小的材料或具有氢生成能力的光半导体电极形成。具体而言，对电极630的材料的例子有铂、金、银、镍、由化学式RuO2表示的氧化钌、由化学式IrO2表示的氧化铱、或p型光半导体电极。可以将两种以上材料用于对电极630。液体640是水或电解质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使锶铌氮氧化物膜生长的方法，具备以下工序：(a)采用溅射法在钛酸锶基板上使载流子密度为1×10

【技术特征摘要】
2016.07.28 JP 2016-1480961.一种使锶铌氮氧化物膜生长的方法，具备以下工序：(a)采用溅射法在钛酸锶基板上使载流子密度为1×1018cm-3以下的所述锶铌氮氧化物膜生长。2.根据权利要求1所述的方法，在所述溅射法中使用的靶由铌酸锶形成，并且，所述锶铌氮氧化物膜是在含有氮气的气氛中生长的。3.根据权利要求2所述的方法，所述铌酸锶由化学式Sr2Nb2O7表示。4.根据权利要求2所述的方法，所述气氛还含有氧气。5.根据权利要求2所述的方法，所述气氛还含有氩气。6.根据权利要求4所述的方法，所述气氛还含有氩气。7.根据权利要求1所述的方法，所述钛酸锶基板具有单一取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜具有单一取向面。8.根据权利要求7所述的方法，所述钛酸锶基板的单一取向面是(001)的取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜的单一取向面是(001)的取向面。9.根据权利要求7所述的方法，所述钛酸锶基板的单一取向面是(110)的取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜的单一取向面是(110)的取向面。10.根据权利要求7所述的方法，所述钛酸锶基板的单一取向面是(111)的取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜的单一取向面是(111)的取向面。11.根据权利要求1所述的方法，在所述钛酸锶基板中掺杂有选自铌和镧之中的至少一种。12.一种锶铌氮氧化物，其载流子密度为1×1018cm-3以下。13.根据权利要求11所述的锶铌氮氧化物，所述载流子密度为1×1017cm-3以下。14.一种锶铌氮氧化物膜，其载流子密度为1×1018cm-3以下。15.根据权利要求14所述的锶铌氮氧化物膜，所述载流子密度为1×1017cm-3以下。16.根据权利要求14所述的锶铌氮氧化物膜，所述锶铌氮氧化物膜具有单一取向面。17.根据权利要求16所述的锶铌氮氧化物膜，所述单一取向面是(001)的取向面。18.根据权利要求16所述的锶铌氮氧化物膜，所述单一取向面是(110)的取向面。19.根据权利要求16所述的锶铌氮氧化物膜，所述单一取向面是(111)的取向面。20.一种光半导体电极，具备钛酸锶基板和在所述钛酸锶基板上生长出的锶铌氮氧化物膜，其中，所述锶铌氮氧化物膜的载流子密度为1×1018cm-3以下。21.根据权利要求20所述的光半导体电极，所述载流子密度为1×1017cm-3以下。22.根据权利要求20所述的光半导体电极，所述钛酸锶基板具有单一取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜具有单一取向面。23.根据权利要求22所述的光半导体电极，所述钛酸锶基板的单一取向面是(001)的取向面，并且，所述锶铌氮氧化物膜的单一取向面是(001)的取向面。24.根据权利要求22所述的光半导体电极，所述钛酸锶基板的单一取向面是(110)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地谅介，中村透，羽藤一仁，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP