発光ダイオードを光源とした光触媒:光触媒の勉強資料

発光ダイオードを光源とした光触媒

発光ダイオードを光源とした光触媒

上図の上部に、発光ダイオードの基本原理を示しました。ダイオードの 順方向(図のようにP型半導体側が正)に電圧をかけると、正の電荷を 持つ正孔(図ではピンク)と負の電荷を持つ電子(図では薄い青)とが 矢印の方向に流れます。それらの一部同士は衝突します。すると伝導帯 にあった電子はエネルギー順位の低い価電子帯に移ってさらに消滅する ため、エネルギーが発生します。それが光に変わるわけです。

いわば、第4項(『まず光によって電子が伝導帯に移行』)とは逆の変化が起こるわけですが、そこで述べたように、

  光のエネルギー=プランク定数×光速度÷波長

ですから、エネルギー・ギャップによって波長は決定されます。

20年くらい前までは、500nm程度(緑色)以下の波長を作るだけの高い エネルギー・ギャップの物質がなかなか実用化できなかったのですが、 近年は青色からさらに紫外線領域へと広がってきています。

発光ダイオードは発熱を伴わないので、非常に高い効率で電気を光に 変えられます。また寿命も大変長いので、最も単純な光触媒作用の元と なる紫外線の生成源として大きな期待が寄せられています。

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