使铌氮氧化物层生长的方法技术

本发明专利技术提供使具有小的载流子密度的铌氮氧化物层生长的方法。本发明专利技术为使铌氮氧化物层生长的方法，该方法具备以下工序：工序(a)，一边将结晶性氧化钛基板的温度维持为600℃以上且750℃以下，一边使第1铌氮氧化物膜在所述结晶性氧化钛基板上生长；和工序(b)，在所述工序(a)之后，一边将所述结晶性氧化钛基板的温度维持为350℃以上，一边使第2铌氮氧化物膜在所述第1铌氮氧化物膜上生长。在此，所述铌氮氧化物层具备所述第1铌氮氧化物膜和所述第2铌氮氧化物膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使铌氮氧化物层生长的方法。
技术介绍
专利文献1第0074段中公开了采用溅射法使NbON薄膜在被维持为700℃的温度的石英基板上生长的方法。而且，专利文献1还公开了向具备该NbON薄膜的板状的光半导体电极照射光从而产生氢气的内容。在先技术文献专利文献1：国际公开第2013/035291号专利文献2：国际公开第2013/018366号
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供使具有小的载流子密度的铌氮氧化物层生长的方法。本专利技术是使铌氮氧化物层生长的方法，该方法具备工序(a)和工序(b)，工序(a)：一边将结晶性氧化钛基板的温度维持为600℃以上且750℃以下，一边使第1铌氮氧化物膜在所述结晶性氧化钛基板上生长；工序(b)：在所述工序(a)之后，一边将所述结晶性氧化钛基板的温度维持为350℃以上，一边使第2铌氮氧化物膜在所述第1铌氮氧化物膜上生长，其中，所述铌氮氧化物层具备所述第1铌氮氧化物膜和所述第2铌氮氧化物膜。本专利技术提供使具有小的载流子密度的铌氮氧化物层生长的方法。附图说明图1表示实施方式的光半导体电极100的截面图。图2表示实施例1的光半导体电极100的X射线衍射分析结果。图3表示实施例1的光半导体电极100的截面SEM像。图4表示实施例2的光半导体电极100的X射线衍射分析结果。图5表示实施例3的光半导体电极100的X射线衍射分析结果。图6表示实施例4的光半导体电极100的X射线衍射分析结果。图7表示实施例5的光半导体电极100的X射线衍射分析结果。图8表示比较例1的光半导体电极的X射线衍射分析结果。图9表示比较例1的光半导体电极的截面SEM像。图10表示实施方式的氢气生成装置的截面图。图11表示第1变形例的光半导体电极100的截面图。附图标记说明110结晶性氧化钛基板120第1铌氮氧化物膜130第2铌氮氧化物膜具体实施方式以下，参照附图来详细说明本专利技术的实施方式。(实施方式)图1表示实施方式的光半导体电极100的截面图。光半导体电极100具备结晶性氧化钛基板110(以下简称为“基板110”)、第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130。只要基板110的表面由结晶性氧化钛形成，基板110就可以包含其它的层。优选基板110为单晶性的。第1铌氮氧化物膜120形成于基板110的表面。优选第1铌氮氧化物膜120具有(100)面这一主面。第2铌氮氧化物膜130形成于第1铌氮氧化物膜120的表面。优选其具有(100)面这一主面。铌氮氧化物层具备第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130。优选铌氮氧化物层由第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130构成。如在后述的实施例中所证实的那样，第1铌氮氧化物膜120不能够与第2铌氮氧化物膜130区别开。因此，在本专利技术中，看上去是一层铌氮氧化物层形成于基板110上。铌氮氧化物由化学式NbON表示。铌氮氧化物是n型半导体的一种。第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130均由采用化学式NbON表示的铌氮氧化物形成。(制造方法)以下，详细说明本专利技术的生长方法。(工序(a))首先，在工序(a)中，一边将基板110的温度维持为600℃以上且750℃以下，一边使第1铌氮氧化物膜120在基板110上生长。如上所述，基板110由结晶性氧化钛形成。优选基板110由单晶性氧化钛形成。不言而喻，氧化钛由化学式TiO2表示。优选所生长出的第1铌氮氧化物膜120具有(100)面这一主面。优选基板110具有(101)面这一主面。换言之，优选由结晶性氧化钛形成的基板110的表面沿[101]方向取向。更优选基板110在表面具备仅具有(101)取向的结晶性氧化钛膜。本说明书中所使用的术语“生长”，意指采用外延法进行的生长。外延生长法的例子有溅射法、分子束外延法、脉冲激光沉积法、或有机金属气相生长法。优选溅射法。在溅射法中，可使用由氧化铌形成的靶，所述氧化铌由化学式Nb2O5表示。在氧气与氮气的混合气氛下进行溅射。这样就生长出由化学式NbON表示的第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130。在基板110具有(101)面这一主面的情况下，第1铌氮氧化物膜120具有(100)面这一主面。更优选第1铌氮氧化物膜120仅具有(100)取向。在工序(a)中基板110的温度低于600℃的情况下，第1铌氮氧化物膜120不具有(100)面这一主面。换言之，在该情况下，第1铌氮氧化物膜120可以具有除了(100)面以外的取向面。第1铌氮氧化物膜120可具有5纳米以上且30纳米以下的厚度。(工序(b))工序(b)在工序(a)之后进行。在工序(b)中，一边将结晶性氧化钛基板110的温度维持为350℃以上，一边使第2铌氮氧化物膜130在第1铌氮氧化物膜120上生长。由于第2铌氮氧化物膜130在第1铌氮氧化物膜120上生长，因此在基板110具有(101)面这一主面的情况下，第2铌氮氧化物膜130也具有(100)面这一主面。更优选第2铌氮氧化物膜130仅具有(100)取向。在工序(b)中基板110的温度低于350℃的情况下，难以使第2铌氮氧化物膜130生长。在工序(b)中，基板110的温度可以为500℃以下。第2铌氮氧化物膜130可具有70纳米以上且120纳米以下的厚度。优选第2铌氮氧化物膜130比第1铌氮氧化物膜120厚。这样生长出的铌氮氧化物层，具有低于1.0×1020cm-3的较低的载流子密度。另一方面，在不实施工序(b)的情况下，如在比较例1中所证实的那样，所得到的铌氮氧化物层具有1.0×1020cm-3以上的较高的载流子密度。图10表示使用了具备第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130的光催化剂电极100的氢气生成装置的截面图。铌氮氧化物是光半导体，且可作为光催化剂使用。图10所示的氢气生成装置，具备光催化剂电极100、对电极630、液体640和容器610。如上所述，光催化剂电极100具备基板110、第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130。欧姆电极111形成于第2铌氮氧化物膜130上，对电极630经由导线650与欧姆电极111电连接。详细情况请参照专利文献2。专利文献2作为参照援引到本说明书中。图11表示第1变形例的光催化剂电极100的截面图。在第1变形例中，使用掺杂有铌的氧化钛基板110。如果在氧化钛基板中掺杂铌，则能对氧化钛基板赋予导电性。接着，如图11所示，在被赋予了导电性的氧化钛基板110上形成欧姆电极111。欧姆电极111与导线650电连接。优选对电极630由过电压小的材料形成。具体而言，对电极630的材料的例子有铂、金、银、镍、由化学式RuO2表示的氧化钌或由化学式IrO2表示的氧化铱。液体640是水或电解质水溶液。电解质水溶液为酸性的溶液或碱性的溶液。电解质水溶液的例子有硫酸水溶液、硫酸钠水溶液、碳酸钠水溶液、磷酸缓冲液或硼酸缓冲液。液体640既可以总是储存在容器610内，也可以只在使用时被供给。容器610收纳光催化剂电极100、对电极630和液体640。优选容器610透明。具体而言，优选容器610的至少一部分透明，以使得光能从容器610的外部传递到容器610的内部。当向由第1铌氮氧化物膜120和第2铌氮氧化物膜130构成的铌氮氧化物层照射光时，就在第2铌本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使铌氮氧化物层生长的方法，具备工序(a)和工序(b)，工序(a)：一边将结晶性氧化钛基板的温度维持为600℃以上且750℃以下，一边使第1铌氮氧化物膜在所述结晶性氧化钛基板上生长；工序(b)：在所述工序(a)之后，一边将所述结晶性氧化钛基板的温度维持为350℃以上，一边使第2铌氮氧化物膜在所述第1铌氮氧化物膜上生长，其中，所述铌氮氧化物层具备所述第1铌氮氧化物膜和所述第2铌氮氧化物膜。

【技术特征摘要】
2015.09.28 JP 2015-189073;2016.02.17 JP 2016-027501.一种使铌氮氧化物层生长的方法，具备工序(a)和工序(b)，工序(a)：一边将结晶性氧化钛基板的温度维持为600℃以上且750℃以下，一边使第1铌氮氧化物膜在所述结晶性氧化钛基板上生长；工序(b)：在所述工序(a)之后，一边将所述结晶性氧化钛基板的温度维持为350℃以上，一边使第2铌氮氧化物膜在所述第1铌氮氧化物膜上生长，其中，所述铌氮氧化物层具备所述第1铌氮氧化物膜和所述第2铌氮氧化物膜。2.根据权利要求1所述的方法，所述基板具有(101)面这一主面。3.根据权利要求1所述的方法，所述第1铌氮氧化物膜和所述第2铌氮氧化物膜都具有(100)面这一主面。4.根据权利要求1所述的方法，所述第2铌氮氧化物膜比所述第1铌氮氧化物膜厚。5.根据权利要求1所述的方法，所述第1铌氮氧化物膜的厚度为5纳米以上且30纳米以下。6.根据权利要求1所述的方法，所述铌氮氧化物层具有低于1.0×1020cm-3的载流子密度。7.根据权利要求1所述的方法，所述第1铌氮氧化物膜是采用溅射法生长的。8.根据权利要求7所述的方法，在所述溅射法中使用的溅射靶由氧化铌形成，所述氧化铌由化学式Nb2O5表示，并且，所述第1铌氮氧化物膜在氧气与氮气的混合气氛中生长。9.根据权利要求1所述的方法，所述第2铌氮氧化物膜是采用溅射法生长的。10.根据权利要求9所述的方法，所述溅射法中的溅射靶由氧化铌形成，...

【专利技术属性】
技术研发人员：菊地谅介，中村透，田村聪，村濑英昭，羽藤一仁，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP