一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物のAlおよび/またはGaの一部が少なくとも1種の3d遷移金属で置換された窒化物系化合物半導体であって、価電子帯と伝導帯の間に1以上の不純物バンドを有し、波長領域1500nm以下、300nm以上の全波長領域における光吸収係数が1000cm-1以上の値を有する窒化物系化合物半導体を含む光触媒材料。上記3d遷移金属が、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択された少なくても1種である請求項1記載の光触媒材料。上記Alに対するGa置換量をyとし、3d遷移金属Tの置換量をxとしたとき、一般式Al1-yGay1-xTxNで表され、yが0≦y≦1であり、xが0.02≦x≦0.3の範囲である請求項1記載の光触媒材料。上記窒化物系化合物半導体にアクセプタドーパントおよび/またはドナードーパントがドープされてなる請求項1記載の光触媒材料。上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層に、一般式Al1-mGamN0≦m≦1、mはyと同じであってもよい。で表される化合物からなる第2の半導体層が積層されてなる請求項1記載の光触媒材料。上記の第1の半導体層と上記の第2の半導体層がpn接合を形成している請求項5記載の光触媒材料。上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層が、pn接合を形成する二層からなる請求項1記載の光触媒材料。積層された第1の半導体層、中間層および第2の半導体層からなり、中間層が上記窒化物系化合物半導体からなり、第1の半導体層および第2の半導体層が一般式Al1-nGanN0≦n≦1、nはyと同じであってもよい。で表される化合物からなる請求項1記載の光触媒材料。上記窒化物系化合物半導体のみからなる請求項1記載の光触媒材料。一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物のAlおよび/またはGaの一部が少なくとも1種の3d遷移金属で置換された窒化物系化合物半導体であって、価電子帯と伝導帯の間に1以上の不純物バンドを有し、波長領域1500nm以下、300nm以上の全波長領域における光吸収係数が1000cm-1以上の値を有する窒化物系化合物半導体を含む光触媒材料を用いる光触媒装置。上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層に、一般式Al1-mGamN0≦m≦1、mはyと同じであってもよい。で表される化合物からなる第2の半導体層が積層されてなる光触媒材料を用いる請求項10記載の光触媒装置。上記の第1の半導体層と上記の第2の半導体層がpn接合を形成してなる光触媒材料を用いる請求項11記載の光触媒装置。上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層が、pn接合を形成する二層からなる光触媒材料を用いる請求項10記載の光触媒装置。積層された第1の半導体層、中間層および第2の半導体層からなり、中間層が上記窒化物系化合物半導体からなり、第1の半導体層および第2の半導体層が一般式Al1-nGanN0≦n≦1、nはyと同じであってもよい。で表される化合物からなる光触媒材料を用いる請求項10記載の光触媒装置。上記窒化物系化合物半導体のみからなる光触媒材料を用いる請求項10記載の光触媒材料。電気的に接続されたカソードとアノードとを備え、該カソードまたは該アノードに上記光触媒材料を用いる請求項10記載の光触媒装置。以上に述べたように、太陽光の照射による半導体光触媒による水からの高効率な直接水素製造のためには、1太陽光の紫外光領域だけでなく可視光領域、赤外光領域を含む広い領域での光吸収効率が高いこと、2水素製造のためには伝導帯の底のエネルギー準位がH/H2の酸化還元電位よりも負であり、酸素製造のためには価電子帯の上端がO2/H2Oの酸化還元電位よりも正であること、および3水中で光照射しても材料劣化がないか極めて少ないこと、等の条件を満たす材料が必要である。上記の3条件を満たす様々な試みがなされているが、背景技術で述べたように、実用可能な技術は未だ見出されていないのが現状である。本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、1太陽光の赤外光、可視光、紫外光のほぼ全領域の光を吸収し、2伝導帯の底のエネルギー準位がH/H2の酸化還元電位よりも負で、価電子帯の上端がO2/H2Oの酸化還元電位よりも正であり、3水中で光照射しても材料劣化がないか極めて少ない、という条件を満たす光触媒材料およびそれを用いた光触媒装置を提供することを目的とした。本発明は、上記課題を解決するため、様々な研究を実施した結果、不純物バンドを有する窒化物系化合物半導体が、太陽光の紫外光、可視光、赤外光のほぼ全領域での吸収効率が高く、従って太陽光照射による電荷キャリア励起の効率が高く、また使用時の劣化が極めて小さく、伝導帯の底のエネルギー準位がH/H2の酸化還元電位よりも負で、価電子帯の上端がO2/H2Oの酸化還元電位よりも正であることを見出して、本発明を完成させたものである。すなわち、本発明の光触媒材料は、一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物のAlおよび/またはGaの一部が少なくとも1種の3d遷移金属で置換された窒化物系化合物半導体であって、価電子帯と伝導帯の間に1以上の不純物バンドを有し、波長領域1500nm以下、300nm以上の全波長領域における光吸収係数が1000cm-1以上の値を有する窒化物系化合物半導体を含むことを特徴とするものである。本発明の光触媒材料においては、上記3d遷移金属が、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択された少なくても1種であることが好ましい。また、本発明の光触媒材料は、上記Alに対するGa置換量をyとし、3d遷移金属Tの置換量をxとしたとき、一般式Al1-yGay1-xTxNで表され、yが0≦y≦1であり、xが0.02≦x≦0.3の範囲であることが好ましい。また、本発明の光触媒材料は、上記窒化物系化合物半導体層にアクセプタドーパントおよび/またはドナードーパントがドープされていることが好ましい。また、本発明の光触媒材料は、上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層に、n-GaN層またはp-GaN層からなる第2の半導体層が積層されていることが好ましい。また、本発明の光触媒材料は、上記の第1の半導体層と上記の第2の半導体層がpn接合を形成していることが好ましい。また、本発明の光触媒材料は、上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層が、pn接合を形成する二層からなることが好ましい。本発明の光触媒装置は、一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物のAlおよび/またはGaの一部が少なくとも1種の3d遷移金属で置換された窒化物系化合物半導体であって、価電子帯と伝導帯の間に1以上の不純物バンドを有し、波長領域1500nm以下、300nm以上の全波長領域における光吸収係数が1000cm-1以上の値を有する窒化物系化合物半導体を含む光触媒材料を用いることを特徴とするものである。本発明の光触媒装置においては、電気的に接続されたカソードとアノードとを備え、該カソードまたは該アノードに上記光触媒材料を用いることが好ましい。また、本発明の光触媒装置においては、上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層に、n-GaN層またはp-GaN層からなる第2の半導体層が積層されていることが好ましい。また、本発明の光触媒装置においては、上記の第1の半導体層と上記の第2の半導体層がpn接合を形成していることが好ましい。また、本発明の光触媒装置においては、上記窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層が、pn接合を形成する二層からなることが好ましい。本発明の光触媒材料は、バンドギャップの間に不純物バンドからなる中間バンドを有しているので、紫外光のみならず、3d遷移金属を置換する前の母体では吸収し得ない可視光領域、さらには赤外光領域の光を高効率で吸収することができる。つまり、波長領域1500nm以下、300nm以上の全波長領域における光吸収係数が1000cm-1以上である。従来、この波長領域では、GaNにおいては光吸収係数の最小値が600~700cm-1程度、AlNにおいては同様に200~300cm-1であったのに比べ、非常に大きな光吸収係数を有する。これにより、3d遷移金属を置換する前の母体では利用し得なかった波長の太陽光を利用することができるので、光触媒効率を向上でき、水素発生効率を向上させることが可能である。また、本発明の光触媒材料は広い波長帯域の光に対して大きな光吸収係数を有するので、晴天、曇り、雨などの天候変化により太陽光の地上での波長分布が変化しても、変化の少ない光触媒効果を実現することができる。また、本発明の光触媒材料は、300°C~1000°Cの高温で製造するため、熱に対しての安定性に優れている。また水に対しても安定であるため、光触媒装置に用いた時に優れた安定性を実現することが可能である。また、本発明の光触媒材料は、GaAs系やCdTe系の化合物半導体のようにAsやCd等の毒性の強い元素を使用しないので、環境的にも優れている。また、In等の希少金属を使用しないので、より低コストで製造できるので、低コストな光触媒装置を提供することが可能である。また、本発明の光触媒材料は、MBE法だけではなくスパッタ法などの製膜法でも製造でき、大面積素子の大量製造が容易であり、より低コストな光触媒装置を提供することが可能である。また、母材の選択、3d遷移金属の種類選択と置換量によって日照条件などの使用環境に合わせた材料設計が容易である。なお、本発明の光触媒材料に照射する光は太陽光に限定されず、蛍光灯等の人工光を用いることもできる。また、本発明に光触媒材料の用途としては、水水溶液から水素を得る水素発生用の光触媒装置に限定されず、電子および正孔の酸化還元反応により有毒物質を分解して無毒化する有害物質分解用の光触媒装置にも用いることができる。以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の光触媒材料は、一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物半導体のAlおよび/またはGaの一部が、少なくとも1種の3d遷移金属Tで表すで置換された窒化物系化合物半導体を含む材料である。一般式Al1-yGayN0≦y≦1で表される化合物半導体には、GaN系、GaAlN系およびAlN系化合物半導体が含まれる。GaN系化合物半導体のうち、GaNは、バンドギャップが3.4eV光の波長の365nmに相当であり紫外光は吸収するが、可視光以上の波長を持つ光を吸収しない半導体であり、可視光以上の波長を持つ光を照射しても価電子帯から伝導帯への電子の遷移はない。これに対し、Gaの一部を3d遷移金属Tで置換した、一般式Ga1-xTxN0.02≦x≦0.3で表される化合物半導体以下、GaTNと略す。は、GaNのバンド構造を保持した状態で、バンドギャップ中に、置換した3d遷移金属であるTによる不純物バンドを有する。ここで3d遷移金属は一種類に限るものではなく複数用いることもでき、その場合、複数の3d遷移金属による置換合計がxになるように構成する。なお、本発明においては、Gaおよび/またはAlを3d遷移金属で置換するとは、置換した3d遷移金属が不純物バンドを形成できる範囲内でGaあるいはAlを3d遷移金属で置換できることをいう。また、AlN系化合物半導体のうち、AlNは、バンドギャップが6.2eV200nmであり紫外光は吸収するが、可視光以上の波長を持つ光を吸収しない半導体であり、可視光以上の波長を持つ光を照射しても価電子帯から伝導帯への電子の遷移はない。これに対し、Alの一部を3d遷移金属Tで置換した、一般式Al1-xTxN0.02≦x≦0.3で表される化合物半導体以下、AlTNと略す。は、AlNのバンド構造を保持した状態で、バンドギャップ中に、置換した3d遷移金属であるTによる不純物バンドを有する。ここで3d遷移金属は一種類に限るものではなく複数の3d遷移金属を用いることができ、複数の3d遷移金属による置換合計がxになるように構成する。また、GaAlN系化合物半導体のうち、GaAlNは、バンドギャップが3.4~6.2eV200~365nmであり紫外光は吸収するが、可視光以上の波長を持つ光を吸収しない半導体であり、可視光以上の波長を持つ光を照射しても価電子帯から伝導帯への電子の遷移はない。これに対し、GaおよびAlの一部を3d遷移金属Tで置換した、一般式GaAl1-xTxN0.02≦x≦0.3で表される化合物半導体以下、GaAlTNと略す。は、GaAlNのバンド構造を保持した状態で、バンドギャップ中に、置換した3d遷移金属であるTによる不純物バンドを有する。同様に、3d遷移金属であるTは一種類に限るものではなく複数の3d遷移金属を用いることができ、複数の3d遷移金属による置換合計がxになるように構成する。3d遷移金属には、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、およびCuからなる群から選択された1種以上の金属を用いる。より好ましくはV、Cr、Mn、Coである。遷移金属の3d軌道を主成分とするバンドは、価電子帯や伝導帯と重なりあうことなくGaNのバンドギャップの中に不純物バンドをつくることができる。また、3d遷移金属が2種以上であっても、その金属種に対応した不純物バンドを作ることができるので、2以上の不純物バンドを形成することもできる。ここで、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびCuは、それぞれ3d4s2、3d24s2、3d34s2、3d54s、3d54s2、3d64s2、3d74s2、3d84s2、3d104sの電子配置を有する。3d遷移金属は、結晶の結合をつくる最外殻の4s電子が2個以下である。一方、3価のGaおよび/またはAlと3d遷移金属が置換すると、電子が一つ足りないため、3d電子が1個使われることになる。そうするとd電子を5個収容できる不純物バンドが非占有状態となる。不純物バンドが非占有状態となると、GaNあるいはGaAlNあるいはAlNの価電子帯から伝導帯への直接遷移以外に、不純物バンドを介した2段階以上の光吸収が可能であり、高い変換効率が期待できる。特に、V、Cr、Mn、Coは、特に好ましくはMnが上記で述べた様に不純物バンドの非占有状態と電子の基底状態とのバランスが良いため、光の照射によるキャリア遷移の確率が高いことから好ましい。例えば、Mnを含むGaN系化合物半導体は、一般式Ga1-xMnxNで表すことができ、0.02≦x≦0.3である。xの範囲は、より好ましくは、0.05≦x≦0.25であり、さらに好ましいのは0.05≦x≦0.20である。xが0.02より小さいと光の照射によるキャリア遷移を効率良く行うことができる十分な不純物バンドが生成せず、また、0.3より大きいと不純物バンドと価電子帯、伝導帯が重なり合い、これらの間に不純物バンドが形成されない。ここで、本発明において、光の照射によるキャリア遷移を効率的におこなう十分な不純物バンドが形成されないとは、300~1500nmの波長帯域における光吸収係数が1000cm-1より小さいことをいう。また、xが0.3より大きいと、十分な密度の不純物バンドが形成されないため、波長領域300~1500nmにおける光吸収係数は同様に1000cm-1より小さくなる。また、本発明の別の光触媒材料は、Gaおよび/またはAlが少なくとも1種の3d遷移金属で置換され、アクセプタドーパントおよび/またはドナードーパントがドープされてなるGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系化合物半導体からなり、少なくとも波長領域300~1500nmにおける光吸収係数が1000cm-1以上であることを特徴とするものである。ここで、3d遷移金属は、原子番号21~29の金属であり、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、およびCuである。より好ましくは、V、Cr、Co、Mnである。さらに好ましくはMnである。アクセプタドーパントは、通常、母材GaNあるいはGaAlNあるいはAlNから電子を受け取り、価電子帯に正孔を生成させるが、本発明においては、3d軌道に由来する不純物バンドから電子を奪うことにより、不純物バンドに非占有状態を形成することができる。これにより光電変換効率を高めることができる。このアクセプタドーパントの例としては、Mg、Ca、C等を挙げることができるが、特にMgが好ましい。MgをドープするGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系化合物半導体は特に限定されないが、Mnを含むGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系化合物半導体が好ましい。これは、MnとMgの組み合わせであれば良好な結晶が得られるからである。例えば、Mnを含むGaN系化合物半導体にMgをドープした材料は、一般式Ga1-x-zMnxMgzN0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125あるいはGaAl1-x-zMnxMgzN0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125あるいはAl1-x-zMnxMgzN0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125で表すことができる。xの範囲は、より好ましくは、0.05≦x≦0.3である。ここで、zが0.125より大きいとMnが固溶しにくくなるので好ましくない。また、ドナードーパントは、通常、母材GaNあるいはGaAlNあるいはAlNに電子を与え、伝導帯にキャリアとして電子を生成させるが、本発明においては、ドナードーパントから放出された電子は不純物バンドの非占有部分に入り込む。これにより光電変換効率を高めることができる。このドナードーパントの例としては、H水素原子、Si、O酸素原子を挙げることができるが、特にHが好ましい。例えば、Mnを含むGaN系化合物半導体にHをドープした材料は、一般式Ga1-xMnxN:Hy0.02≦x≦0.3、0<y<xあるいはGaAl1-xMnxN:Hy0.02≦x≦0.3、0<y<xあるいはAl1-xMnxN:Hy0.02≦x≦0.3、0<y<xで表すことができる。yがx以上であると不純物バンドがすべて占有され、2段階以上の吸収が起こらないからである。xの範囲は、より好ましくは、0.05≦x≦0.3である。また、これらアクセプタドーパントとドナードーパントはGa1-xMnxNあるいはGaAl1-xTxNあるいはAl1-xTxN中に共存してもよい。例えば、Ga1-xMnxNの場合、一般式はGa1-x-zMnxMgzN:Hy0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125、y>zの場合は0<y-z<x、y≦zの場合は0<y≦zあるいはGaAl1-x-zMnxMgzN:Hy0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125、y>zの場合は0<y-z<x、y≦zの場合は0<y≦zあるいはAl1-x-zMnxMgzN:Hy0.02≦x≦0.3、0<z≦0.125、y>zの場合は0<y-z<x、y≦zの場合は0<y≦zで表すことができる。ドナーである水素濃度yがアクセプターであるMg濃度zより高い場合、すなわちy>zの場合、y-zは有効ドナー数を表すが、y-zがxより大きいと不純物バンドがすべて占有され、2段階以上の吸収が起こらないからである。本発明のGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体は、不純物バンドを介した2段階以上の光吸収が可能であり、母材であるGaN、GaAlNあるいはAlNの価電子帯から伝導帯への直接遷移以外にも光吸収のピークないしはテールを有する。そのピークないしテールは、少なくとも波長領域1500nm以下、300nm以上において、光吸収係数が1000cm-1以上である。より好ましくは光吸収係数が3000cm-1以上である。さらに好ましくは赤外線領域800~2000nmにおいても、光吸収係数が1000cm-1以上、より好ましくは3000cm-1以上である。本発明のGaN系、GaAlN系あるいはAlN系化合物半導体が高い光吸収係数を有する理由としては、不純物バンドの非占有状態と電子の基底状態とのバランスが良く、遷移自体の確率が高いことを意味しており、光電変換材料として、より高い変換効率が実現できることを示している。ここで、光吸収係数とは、光が単位長さ進む間に吸収される割合を示し、単位はcm-1である。図1は、主な窒化物半導体のバンド準位と酸化還元電位との関係を示す模式図である。縦軸は酸化還元電位標準水素電極基準NHEであり、水素発生電位は0Vvs.NHEであり、酸素発生電位は1.23Vvs.NHEである。酸素発生のためには、光触媒として用いる半導体の価電子帯の上端が酸素発生電位よりも正でなくてはならず、水素発生のためには、光触媒として用いる半導体の伝導帯の底が水素発生電位よりも負でなくてはならない。図1より、本発明の光触媒材料である窒化物系化合物半導体Al1-yGay1-xTxNは中間バンドを持ち、太陽光の紫外領域だけでなく可視光領域、赤外光領域で光を吸収して、電子を伝導帯に励起し、正孔を価電子帯に励起することができる。そして、中間バンドを有してももともとの伝導帯と価電子帯の位置は変わらないので、この条件を共に満たしている。つまり、本発明の光触媒材料は、1中間バンドを有することにより、太陽光の紫外領域だけでなく可視光領域、赤外光領域を含む全領域の光吸収効率が高い、2伝導体の底のエネルギー準位がH/H2の酸化還元電位よりも負である酸素製造のためには価電子帯の上端がO2/H2Oの酸化還元電位よりも正であるという条件を満たす、3水中で光照射下しても材料劣化がないか極めて少ない、等の条件を満たしている。また、同図から分かるように、y<1としたAlGaMnNにおいてAlの含有量を増やしていけば、バンドギャップが広がるので光吸収により伝導帯に活性化された電子による還元力と価電子体に活性化された正孔による酸化力が強まり、より高効率な光触媒装置を提供することができる。本発明のGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体は、アンモニアやヒドラジン等の含窒素原子ガスを窒素源とする分子線エピタキシー法MBE法により製造することができる。MBE法では、含窒素原子ガスを真空雰囲気中に導入し、含窒素原子ガスを基板上あるいはその近傍で光分解又は熱分解しながら、基板上にGaあるいはAlと3d遷移金属Tの金属分子線を照射し、GaTNあるいはGaAlTNあるいはAlTNを成長させる。3d遷移金属Tの濃度は、成膜時の3d遷移金属元素セルの温度を調整し供給量を調整することにより変化させることができる。また、本発明のGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体は、高周波スパッタ法によっても製造することができる。スパッタによる製膜は、組成を変更することが容易であり、かつ大面積の製膜に適しているため、本発明のGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系などの窒化物化合物半導体膜を製造するのに適している。スパッタ法では真空槽中に基板とGaNあるいはGaAlNあるいはAlNターゲットを設置し、窒素とアルゴンの混合ガスを導入して高周波によるプラズマを生成し、スパッタされたGaNあるいはGaAlNあるいはAlNを基板上に堆積させて製膜する。この時、GaNあるいはGaAlNあるいはAlNターゲット上に3d遷移金属チップを設置することにより、Gaおよび/またはAlが3d遷移金属で置換されたGaN系化合物半導体が得られる。また、3d遷移金属チップの面積や個数、配置を変化させるなどの方法により、置換量を任意に調整することができる。また、スパッタ法で作製されたGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系などの窒化物化合物半導体は微結晶またはアモルファス様の構造をしめす。例えば、MBE法で作製したGa1-xMnxNのホール効果測定をファンデルパウ法により行ったところ、p型の伝導性を示し、xが0.068の時のキャリア濃度は2×1020/cm3であった。一方、例えばスパッタ法により作製したGaの一部を3d遷移金属で置換したGaN系膜GaTdNは同様にホール効果測定をファンデルパウ法により行ったところ、n型の導電性を示した。なお、製膜の方法によって導電性の型が変わる理由については不明であるが、現在その原因を究明中である。ここまでは、光触媒材料がGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体のみからなる場合について説明したが、本発明には、GaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体層に他の半導体層を積層した構造を有するものも含まれる。本発明のGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体は、MBE法で作製したものは結晶性が高く、スパッタ法で作製したものは微結晶またはアモルファス様態を有している。MBE法で作成した場合は、GaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系と同様の格子定数を有し、格子整合したpn接合を形成することができる。したがって、GaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層に、一般式Al1-mGamN0≦m≦1、mはyと同じであってもよい。で表される化合物、例えばGaN系あるいはGaAlN系あるいはAlN系等の第2の半導体層を積層させることができる。より好ましくは第1の半導体層と第2の半導体層がpn接合を形成させることができる。例えば、本発明のGaTNを、n-GaN膜上にMBE法により成長させれば、p-GaTN/n-GaNやp-GaTN/n-GaNからなるヘテロpn接合を形成することができる。あるいは、p-GaN基板上にスパッタにより3d遷移金属でGaの一部を置換したGaTNを製膜してpGaN/nGaTNのヘテロpn接合を形成することができる。また、GaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体からなる第1の半導体層を、pn接合を形成する二層から構成することもできる。例えば、アクセプタドーパントを注入してp-GaTNが得られ、ドナードーパントを注入してn-GaTNが得られるので、n-GaTN/p-GaTNを作製することができる。また、積層された第1の半導体層、中間層および第2の半導体層からなり、中間層がGaTN、GaAlTNあるいはAlTNなどの窒化物系化合物半導体からなり、第1の半導体層および第2の半導体層が一般式Al1-nGanN0≦n≦1、nはyと同じであってもよい。で表される化合物からなる構造を有してもよい。また、本発明の光触媒材料の形態は、特に限定されず、膜でも粉末でもよい。本発明の光触媒装置は、本発明の光触媒材料を用いるものであれば特に限定されない。具体例としては、水水溶液から水素を得る水素発生用の光触媒装置や、電子および正孔の酸化還元反応により有毒物質を分解して無毒化する有害物質分解用の光触媒装置を挙げることができる。水素発生用の光触媒装置としては、光触媒材料と、該光触媒材料を水溶液あるいは水に浸漬させる浸漬手段を有し、光触媒材料に太陽光を照射し水溶液を分解して水素を発生させる装置を挙げることができる。また、電気的に接続されたカソードとアノードと、該カソードとアノードを水溶液に浸漬させる浸漬手段を有し、該アノードまたは該カソードに光触媒材料を用い、光触媒材料に太陽光を照射し水溶液を分解して水素を発生させる装置を挙げることができる。浸漬手段には、水槽を用いることができる。水槽は、光触媒材料に太陽光を照射可能であればその形状は特に限定されない。また、必要に応じて、水溶液を連続的に供給するポンプ等の供給手段を用い、水槽に連続的に水溶液を供給することもできる。実施の形態1図2は、本発明のGaMnNのバンド構造の一例を示す模式図である。同図中、VBは価電子帯、CBは伝導帯、IBは不純物バンドからなる中間バンド、EgはGaMnNのバンドギャップ、Efはフェルミ準位、Euは不純物バンドと伝導帯の間のバンドギャップ、Elは価電子帯と不純物バンドの間のバンドギャップを示す。ここで、中間バンドが存在してもGaMnNのバンドギャップEgは、Mnを添加していないGaNのバンドギャップと同じである。GaMnNに太陽光を照射することにより、紫外光により価電子帯VBから伝導帯CBに電子e-が直接励起同図中に記載の0されるとともに、可視光および赤外光により中間バンドIBを介して価電子帯VBから不純物バンドIBの非占有部分への電子e-の励起同図中に記載の2、そして中間バンドIBの占有部分から伝導帯CBへの電子e-の励起同図中に記載の1の3タイプの励起が起きる。これらの励起によって伝導帯CBには多くの電子e-が、価電子帯VBには多くの正孔hが存在するようになる。この直接励起0と不純物バンドIBを介した励起12が可能なことにより、本発明の光触媒材料は、前述のように紫外光だけでなく、可視光、赤外光にいたる広い波長範囲の太陽光を吸収し、高効率で電荷キャリアを励起することができる。つまり、本発明の光触媒材料は、電子e-の励起が可能な中間バンドを有することが大きな特徴である。なお、ここでは3d遷移金属としてMnのみを用いたが、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択された複数の3d遷移金属を用いれば、複数の中間バンドが形成でき、さらに光電変換効率を向上することができる。また、図3は、図2にバンド構造を示したGaMnN層を含む光触媒材料をアノードとして用いた光触媒装置100の構造を示す模式図である。水槽107は純水または電解質水溶液108で満たされ、イオン交換膜105によりアノード室109とカソード室110に分けられている。カソード室110には白金板がカソード106として設置され、アノード室109にはアノード101が設置されている。アノード101は、GaMnN層102からなり、GaMnN層102の裏面には電荷取り出し電極104が形成されている。さらに、電荷取り出し電極104は直接電解質水溶液108と接触しないように防水絶縁膜112でコートされている。ここで113は導線111が直接電解質水溶液108と接触しないようにするための防水絶縁管である。アノード101のGaMnN層102に太陽光が照射されると前述のように太陽光の紫外光、可視光、赤外光の広い範囲の波長成分により電荷キャリアが有効に励起される。励起された電子e-は電荷取り出し電極104から導線111を介してカソード106へ移動する。GaMnN層102の表面では、電解質水溶液108と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンを発生し、水素イオンはイオン交換膜105を通ってカソード室110へ移動し、カソード106では電子の還元作用により水素を発生する。なお、ここでは電解質溶液108として同じ溶液を使用しているが、カソード室110とアノード室109で異なった溶液を用いてもよい。ここで、GaMnNはドナードーパントによるn型のものを用いればフェルミ準位が高くなり水素発生効率が高くなる。また、カソードとして白金を用いているが、炭素、白金を担持した炭素、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム等の材料を用いることができる。また、上記の金属を担持した炭素、半導体、セラミックを用いることもできる。実施の形態2図4は、p-GaN/GaMnNの積層構造のバンド構造の一例を示す模式図である。同図中、211はp-GaN層、212はGaMnN層であり、VBは価電子帯、CBは伝導帯、IBは不純物バンドからなる中間バンド、EgはGaMnNのバンドギャップ、Efはフェルミ準位、Euは不純物バンドと伝導帯の間のバンドギャップ、Elは価電子帯と不純物バンドの間のバンドギャップを示す。GaMnN層212に光を照射することにより、価電子帯から伝導帯に電子e-が直接励起0されるとともに、不純物バンドを介して価電子帯から不純物バンドの非占有部分への電子の励起2、そして不純物バンドの占有部分から伝導帯への電子の励起1が起きることを示している。励起による電子e-はp-GaN層211によりブロックされGaMnN層212に留まり、正孔hはp-GaN層211へ移動し、電荷キャリアの分離が行われる。ここで、紫外線照射によってp-GaN層211でも価電子帯から伝導帯に電子e-が直接励起されるが、基本的動作は変わらないので説明の明確化のため図4では省略している。図5は、図4のp-GaN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料をアノードとして用いた光触媒装置200の構成を示す模式図である。水槽207は純水または電解質水溶液208で満たされ、イオン交換膜205によりアノード室209とカソード室210に分けられている。カソード室210には白金板がカソード206として設置され、アノード室209にはアノード201が設置されている。アノード201は、GaMnN層203の一方の主面にp-GaN202が積層された構造を有し、GaMnN層203の他方の主面には電荷取り出し電極204が形成されている。電荷取り出し電極204は直接電解質水溶液208と接触しないように防水絶縁膜212でコートされている。ここで213は導線211が直接電解質水溶液208と接触しないようにするための防水絶縁管である。アノード201のGaMnN層203に太陽光が照射されると電荷キャリアが励起され、GaMnN層203の価電子帯に励起された正孔hはp-GaN層202に移動し、GaMnN層203の伝導帯に励起された電子e-はGaMnN層203の表面へ移動する。電子e-は電荷取り出し電極204から導線211を介してカソード206へ移動する。アノード200のp-GaN層202の表面では水と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンが発生し、水素イオンはイオン交換膜205を通ってカソード室210へ移動し、カソード206では電子の還元作用により水素を発生する。ここで、内部電界によるキャリア分離移動効率を上げるためにGaMnN層203はドナードーパントによるn型のものを用いることができる。実施の形態3図6は、図4に示したp-GaN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料をカソードとして用いた光触媒装置300の構造を示す模式図である。水槽307は純水または電解質水溶液308で満たされ、イオン交換膜305によりカソード室309とアノード室310に分けられている。アノード室310には白金板がアノード306として設置され、カソード室309にはカソード301が設置されている。カソード301は、p-GaN層303の一方の主面にGaMnN層302が積層された構造を有し、p-GaN層303の他方の主面には電荷取り出し電極304が形成されている。電荷取り出し電極304は直接電解質水溶液308と接触しないように防水絶縁膜312でコートされている。ここで313は導線311が電解質水溶液308と直接接触しないようにするための防水絶縁管である。カソード301のGaMnN層302に太陽光が照射されると電荷キャリアが励起され、GaMnN層302の価電子帯に励起された正孔hはp-GaN層303に移動し、GaMnN層302の伝導帯に励起された電子e-はGaMnN層302の表面へ移動する。そして、電流が電荷取り出し電極304から導線311を介してアノード306へ流れる。アノード306では水と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンを発生し、水素イオンはイオン交換膜305を通って移動し、カソード301のp-GaN層303の表面では電子の還元作用により水素を発生する。ここで、内部電界による電荷キャリア分離移動効率を上げるためにGaMnN層302はドナードーパントによるn型のものを用いることができる。ここで、アノードとして白金を用いているが、炭素、白金を担持した炭素、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム等の材料を用いることができる。また、上記の金属を担持した炭素、半導体、セラミックを用いることができる。実施の形態4図7は、n-GaN/GaMnNの積層構造のバンド構造の別の例を示す模式図である。同図中、401はn-GaN層、402はGaMnN層であり、VBは価電子帯、CBは伝導帯、MBは不純物バンドからなる中間バンド、EgはGaNのバンドギャップ、Efはフェルミ準位、Euは不純物バンドと伝導帯の間のバンドギャップ、Elは価電子帯と不純物バンドの間のバンドギャップを示す。光照射により、価電子帯から伝導帯に電子が励起され、また価電子帯から不純物バンドの非占有部分への電子の励起2、そして不純物バンドの占有部分から伝導帯への電子の励起1が起きることを示している。光励起による電子e-はn-GaN層401へ移動するが、正孔hはn-GaN層401にブロックされGaMnN層402内に留まる。ここで、紫外線照射によってn-GaN層401でも価電子帯から伝導帯に電子e-が直接励起されるが、基本的動作は変わらないので説明の明確化のため図7では省略している。図8は、図7のn-GaN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料をアノードとして用いた光触媒装置400の構造を示す模式図である。水槽407は純水または電解質水溶液408で満たされ、イオン交換膜405によりカソード室410とアノード室409に分けられている。カソード室410には白金板がカソード406として設置され、アノード室409にはアノード401が設置されている。アノード401は、n-GaN層403の一方の主面にGaMnN層402が積層された構造を有し、n-GaN層403の他方の主面には電荷取り出し電極404が形成されている。電荷取り出し電極404は電解質水溶液408と直接接触しないように防水絶縁膜412でコートされている。ここで413は導線411が電解質水溶液408と直接接触しないようにするための防水絶縁管である。アノード401のGaMnN層402に太陽光が照射されると電子e-が励起され、GaMnN層402の価電子帯に励起された正孔hはGaMnN層402の表面へ移動し、GaMnN層402の伝導帯に励起された電子e-はn-GaN層403に移動し、さらに電荷取り出し電極404から導線411を介してカソード406へ移動する。n-GaN層403では水と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンを発生し、水素イオンはイオン交換膜405を通ってカソード室410へ移動し、カソード406では電子の還元作用により水素を発生する。ここで、キャリア分離移動効率を上げるためにGaMnN層402はアクセプタドーパントによるp型のものを用いることができる。ここで、カソードには白金を用いているが、炭素、白金を担持した炭素、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム等の材料を用いることができる。また、上記の金属を担持した炭素、半導体、セラミックを用いることができる。実施の形態5図9は、図7に示したn-GaN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料をカソードとして用いた光触媒装置500の構造を示す模式図である。水槽507は純水または電解質水溶液508で満たされ、イオン交換膜505によりカソード室509とアノード室510に分けられている。アノード室510には白金板がアノード506として設置され、カソード室509にはカソード501が設置されている。カソード501は、GaMnN層502の一方の主面にn-GaN層503が積層された構造を有し、n-GaN層503の他方の主面には電荷取り出し電極504が形成されている。電荷取り出し電極508は電解質水溶液508と直接接触しないように防水絶縁膜512でコートされている。ここで513は導線511が電解質水溶液508と直接接触しないようにするための防水絶縁管である。カソード501のGaMnN層502に太陽光が照射されると電子e-が励起され、GaMnN層502の価電子帯に励起された正孔hはGaMnN層502の表面へ移動し、GaMnN層502の伝導帯に励起された電子e-はn-GaN層531に移動する。そして、電流が電荷取り出し電極504から導線511を介してアノード506へ流れる。アノード506では水と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンを発生し、水素イオンはイオン交換膜505を通ってカソード室509へ移動し、n-GaN層503では電子の還元作用により水素を発生する。また、キャリア分離移動効率を上げるためにGaMnN層502はアクセプタドーパントによるp型のものを用いることができる。ここで、アノードとして白金を用いているが、炭素、白金を担持した炭素、ニッケル、銅、亜鉛、ルテニウム、ロジウム等の材料を用いることができる。また、上記の金属を担持した炭素、半導体、セラミックを用いることができる。なお、実施の形態1ではGaMnNを単独で、実施の形態2から5では、p-GaN/GaMnNやn-GaN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料を用いて説明したが、p-GaMnN/GaMnNやn-GaMnN/GaMnNの積層構造を有する光触媒材料などを用いることもできる。実施の形態6図10は、p-GaMnN/n-GaMnNの積層構造を有する光触媒材料を用いた光触媒装置600の構造を示す模式図である。601はn-GaMnN層、602はp-GaMnN層であり、水槽607は純水または電解質水溶液608で満たされ、p-GaMnN/n-GaMnNの積層構造の接合面を境にして、イオン交換膜605によりカソード室610とアノード室609に分けられている。カソード室610にはn-GaMnN層601が、アノード室609にはp-GaMnN層602が電解質水溶液608と接している。n-GaMnN層601もしくはp-GaMnN層602の片側または両側に太陽光が照射されると図中ではp-GaMnN層602にのみ光が照射されている、電荷キャリアが励起され、価電子帯に励起された正孔hはp-GaMnN層602に移動し、伝導帯に励起された電子e-はn-GaMnN層601へ移動する。p-GaMnN層602の表面では水と反応して正孔hの酸化作用により酸素と水素イオンを発生し、水素イオンはイオン交換膜605を通ってカソード室610へ移動し、n-GaMnN層601側では電子の還元作用により水素を発生する。ここでは、p-GaMnN/n-GaMnNの積層構造を有する光触媒材料を用いたが、p-GaN/n-GaMnNの積層構造を有する光触媒材料、p-GaMnN/n-GaNの積層構造を有する光触媒材料などを用いることもできる。ただし、主に太陽光を照射するのはn-GaMnNまたはp-GaMnN側である。実施の形態1から6では、光触媒材料として、母材にGaN、3d遷移金属としてMnを用いた例について説明したが、母材にGaAlNまたはAlNを用い、3d遷移金属としてMn以外のSc、Ti、V、Cr、Fe、Co、NiおよびCuからなる群から選択された少なくとも1種を用いた場合でも、実施の形態1から5の場合と同様に光触媒装置を構成することができる。また、上記の実施の形態1から6では、本発明の光触媒材料を薄膜形成して電極として用いているが、本発明の光触媒材料を粒子状に形成して電極材料に担持して用いることもできる。例えば、本発明の光触媒材料を電極材料に担持して形成した電極には、耐久性に優れたステンレス板に本発明の光触媒材料を坦持したものが含まれる。また、実施の形態1から6では、本発明の光触媒材料からなる電極を用いた光触媒装置の例について説明したが、本発明の光触媒装置の別の態様として、水溶液を含む水槽に本発明の光触媒材料を分散させて太陽光を照射する方法を用いて水素を発生させる態様を用いることもできる。実施の形態7実施の形態1から6では光触媒材料としてGaMnNを用いた例について説明したが、次に別の光触媒材料として、母材としてGaN、3d遷移金属としてCoを使用したGaCoN、母材としてAlN、3d遷移金属としてNiを使用したAlNiN、母材としてAlGaN、3d遷移金属としてNiを使用したAlGaNiNなどの材料を用いた実施形態を説明する。まず光触媒材料としてGaCoNを用いた実施形態について説明を行う。図22は、p型GaNの上にGaCoNを形成したp-GaN/GaCoNの積層構造体のバンド構造の一例を示す模式図である。同図中、703はp-GaN層、702はGaCoN層であり、VBは価電子帯、CBは伝導帯、IBは不純物バンドからなる中間バンド、EgはGaCoNのバンドギャップ、Efはフェルミ準位、Euは不純物バンドと伝導帯の間のバンドギャップ、Elは価電子帯と不純物バンドの間のバンドギャップを示す。同図中の鎖線の矢印は、GaCoN層702に太陽光を照射することにより、価電子帯から伝導帯に電子e-が直接励起0されるとともに、不純物バンドを介して価電子帯から不純物バンドの非占有部分への電子の励起2、そして不純物バンドの占有部分から伝導帯への電子の励起1が起きることを示している。励起による電子e-はp-GaN層703によりブロックされGaCoN層702に留まり、正孔hはp-GaN層703へ移動し、電荷キャリアの分離が行われる。図23は、サファイア基板701の上にスパッタリング法MBE法でも作製可能で図22に示したp-GaN703/GaCoN702が積層された構造体を半導体電極704として用いた光触媒装置700の構造を示す模式図である。ここで、光触媒材料GaCoN702はGaが87でCoが13の組成のものを使用している。水槽707には1mol/Lの塩酸水溶液が電解質水溶液708として満たされており、また、水槽707にはアノード電極として設置された半導体電極704とともに白金電極706がカソード電極として設置されている。p-GaN層703の一方の主面にはGaCoN層702が積層され、p-GaN層703とGaCoN層702の接合面に、電荷取り出し電極705が形成されている。電荷取り出し電極705は直接電解質水溶液708と接触しないように防水絶縁膜713としてエポキシ樹脂でコートされている。ここで712は電荷取り出し電極705に電圧を印加するための外部電源であり、導線711は電荷取り出し電極705と白金電極706を電気的に接続する役目を果たすものである。GaCoN層702に太陽光が照射されると、価電子帯から伝導帯へ、不純物バンドを介して価電子帯から不純物バンドの非占有部分へ、そして不純物バンドの占有部分から伝導帯への3段階で電子が励起され、GaCoN層702の価電子帯に励起された正孔hはp-GaN層703に移動し、GaCoN層702の伝導帯に励起された電子e-はGaCoN層702にとどまる。そして、電子e-が電荷取り出し電極705から導線711を介して白金電極706へ流れる。光を照射していない状態で、外部電源712により電荷取り出し電極704に-3V~2.5Vを印加した時は、半導体電極704および白金電極706には水素の発生は観測されなかった。太陽光を照射した状態では、外部電源712により電荷取り出し電極705に2.2V以上の電圧を印加すれば半導体電極704および白金電極706に水素の発生が観測された。また、-0.3V以下の電圧を印加すれば、白金電極706に多量の水素の発生が観測された。また、太陽光のように紫外、可視、赤外領域の光を含んだものでなく、可視光のみの照射でも外部電源712により電荷取り出し電極704に-0.3V以下の電圧を印加すれば、白金電極706に多量の水素の発生が観測された。この現象は、GaNではバンドギャップが約3.4eVであるため可視光の照射では電子は励起されないが、GaCoN層702では3d遷移金属Co添加による中間バンドを有しているため可視光照射でも電子が励起されていることを示しており、従来の酸化チタンTiO2のように紫外光による価電子帯から伝導帯への単一の電子励起しか行えない光触媒材料に比べ、太陽光が含む紫外、可視、赤外領域の光を有効に水素発生に使用できることを示している。ここで、原理上は、電荷取り出し電極704に電圧を印加するための外部電源712は必要ないが、本実験では水素を発生させるために必要であった。理由は、半導体電極704での種々の欠陥が考えられるが詳細は明確ではなく、さらにより詳細な解析を行う予定である。実施の形態8図24は、p-GaN/GaCoN/n-GaNのpan積層構造体のバンド構造の一例を示す模式図である。同図中、824はp-GaN層、822は光触媒材料であるGaCoN層、823はn-GaN層であり、VBは価電子帯、CBは伝導帯、IBは不純物バンドからなる中間バンド、EgはGaMnNのバンドギャップ、Efはフェルミ準位、Euは不純物バンドと伝導帯の間のバンドギャップ、Elは価電子帯と不純物バンドの間のバンドギャップを示す。同図中の鎖線の矢印は、GaCoN層822に太陽光を照射することにより、価電子帯から伝導帯に電子e-が直接励起0されるとともに、不純物バンドを介して価電子帯から不純物バンドの非占有部分への電子の励起2、そして不純物バンドの占有部分から伝導帯への電子の励起1が起きることを示している。励起による電子e-はp-GaN層824によりブロックされn-GaN層823へ移動し、正孔hはn-GaN層823によりブロックされp-GaN層804へ移動し、電荷キャリアの分離が有効に行われる。図25は、サファイア基板801の上に図24に示したpan構造体と同様のp-GaN804/GaCoN300nm厚802/n-GaN250nm厚803が積層された構造体を半導体電極として用いた光触媒装置800の構造を示す模式図である。光触媒材料GaCoN802はGaが93.5でCoが6.5の組成のものを使用している。水槽807には1mol/Lの塩酸水溶液が電解質水溶液808として満たされており、また、水槽807には半導体電極とともに白金電極806が電極として設置されている。サファイア基板801上に形成されたp-GaN層803の一方の主面にはGaCoN層802が形成され、GaCoN層802の上にはn-GaN層803が形成されている。さらにn-GaN803の一主面には電荷取り出し電極805が形成されている。電荷取り出し電極805は直接電解質水溶液808と接触しないように防水絶縁膜813としてエポキシ樹脂でコートされている。ここで812は電荷取り出し電極805に電圧を印加するための外部電源である。導線811は電荷取り出し電極805と白金電極806を電気的に接続する役目を果たす。図25のGaCoN層802に太陽光が照射されると既に述べてきたように3段階で電子が励起され、GaCoN層802の価電子帯に励起された正孔hはp-GaN層804に移動し、GaCoN層802の伝導帯に励起された電子e-はn-GaN層803の表面へ移動する。そして、電子e-が電荷取り出し電極804から導線811を介して白金板806へ流れる。GaCoN層802に太陽光または可視光を照射した状態で、外部電源812により、電荷取り出し電極805に電圧を印加しない時にはn-GaN層803側から水素が発生した。GaCoN層802に太陽光を照射した状態で、外部電源812により、電荷取り出し電極805に負電圧を印加したときには主に白金電極806側から水素が発生し、電荷取り出し電極805に正電圧を印加したときには主にn-GaN層803側から水素が発生した。また、可視光のみの照射でも同様の方法により多量の水素の発生が観測された。この現象は既に述べてきたように中間バンドにより可視光照射により電子の励起が起こっていることを示している。ここで、動作原理上は、外部電源812は必要ないが、本実験ではより高効率で水素を発生させるために必要であった。理由は、半導体電極を形成するp-GaN804/GaCoN802/n-GaN803構造での種々の欠陥が考えられるが、詳細は明確ではなくさらに解析を行う予定である。実施の形態9図26は、サファイア基板901の上に図24に示したpan構造体と同様のp-GaN/GaCoN300nm厚/n-GaN250nm厚が積層された構造を有する光触媒材料を半導体電極として用いたもう一つの実施の形態を示す光触媒装置900の構造を示す模式図である。光触媒材料GaCoN層902はGaが93.5でCoが6.5の組成のものを使用している。水槽907には1mol/Lの塩酸水溶液が電解質水溶液908として満たされており、実施の形態8と異なり半導体電極のみが電極として設置されている。GaCoN層902とn-GaN層903の接合面には電荷取り出し電極905が形成されている。電荷取り出し電極905は直接電解質水溶液908と接触しないように防水絶縁膜913としてエポキシ樹脂でコートされている。ここで912は電荷取り出し電極905間に電圧を印加するための外部電源である。導線911は電荷取り出し電極905間を電気的に接続する役目を果たす。図26のGaCoN層902に太陽光が照射されると電子が励起され、GaCoN層902の価電子帯に励起された正孔hはp-GaN層904に移動し、GaCoN層902の伝導帯に励起された電子e-はn-GaN層903の表面へ移動する。そして、電荷取り出し電極905間を電子e-が導線911を介して流れる。GaCoN層902に太陽光を照射した状態で、外部電源912により電荷取り出し電極905に電圧を印加しなくても、n-GaN層903側から水素が発生した。また、可視光のみの照射でも同様にn-GaN層903側から水素の発生が観測された。この現象は既に述べてきたように、可視光照射により中間バンドを介した電子の励起が起こっていることを示している。実施の形態10次に、光触媒材料としてAlNiNを用いた実施の形態10について説明を行う。図27は、サファイア基板1001の上にAlNiN1002を、さらにAlN1003を積層した構造を有する半導体電極1004として用いた光触媒装置1000の構造を示す模式図である。光触媒材料AlNiN1002はAlが80で3d遷移金属Niが20の組成のものを使用している。水槽1007には1mol/Lの塩酸水溶液が電解質水溶液1008として満たされており、また、水槽1007には半導体電極1004とともに白金電極1006が設置されている。AlNiN層1002とAlN層1003との端面には電荷取り出し電極1005が形成されている。電荷取り出し電極1005は直接電解質水溶液1008と接触しないように防水絶縁膜1013としてエポキシ樹脂でコートされている。ここで1012は電荷取り出し電極1005に電圧を印加するための外部電源である。導線1011は電荷取り出し電極1005と白金電極1006を電気的に接続する役目を果たす。AlNiN層1002に太陽光が照射されると電子が励起され、外部電源1012により電荷取り出し電極1005に電圧を印加しない時には、半導体電極1004のAlN層1003側から水素発生が観測された。また、可視光のみの照射でも半導体電極1004のAlN層1003側から水素発生が観測された。太陽光あるいは可視光の照射時に、外部電源1012により電荷取り出し電極1005に負電圧を印加した時には、白金電極1006側から水素発生が観測された。また、外部電源1012により電荷取り出し電極1005に正電圧を印加した時には、半導体電極1004のAlN層1003側から水素発生が観測された。ここで、可視光で水素発生ができるのは、AlNではバンドギャップが約6.2eVであるため可視光の照射では電子は励起されないが、AlNiN層1002では中間バンドを有しているため可視光照射でも電子が励起されていることを示しており、太陽光の紫外、可視、赤外領域の光を有効に水素発生に使用できることを示している。実施の形態11光触媒材料としてAlGaNiNを用いた実施の形態11ついて説明を行う。図28は、サファイア基板1101の上にn-GaN1103を、さらにAlGaNiN1102を積層した構造を有する半導体電極1104として用いた光触媒装置1100の構造を示す模式図である。ここで、光触媒材料AlGaNiN1002は、AlとGaの比率は10:90で、AlGaが92で3d遷移金属Niが8の組成のものを使用している。水槽1107には1mol/Lの塩酸水溶液が電解質水溶液1108として満たされており、また、水槽1107には半導体電極1104とともに白金電極1106が設置されている。サファイア基板1101上に形成されたn-GaN層1103には、AlGaNiN層1102が形成されるとともに、電荷取り出し電極1105が形成されている。電荷取り出し電極1105は直接電解質水溶液1108と接触しないように防水絶縁膜1113としてエポキシ樹脂でコートされている。ここで1112は電荷取り出し電極1105に電圧を印加するための外部電源である。導線1111は電荷取り出し電極1105と白金電極1106を電気的に接続する役目を果たす。AlGaNiN層1102に太陽光が照射されると電子が励起され、外部電源1112により電荷取り出し電極1105に電圧を印加しない時には、白金電極1106側から水素発生が観測された。また、可視光のみの照射でも白金電極1106側から水素発生が観測された。太陽光および可視光の照射時ともに、外部電源1112により電荷取り出し電極1105に負電圧を印加した時には白金電極1106側から、正電圧を印加した時には半導体電極1104のAlGaNiN層1102側から水素発生が観測された。ここで、可視光のみの照射でも水素発生が観測されるのは、本実施形態の母材であるAlGaNAl:Gaが10:90ではバンドギャップが約3.7eVであるため可視光の照射では電子は励起されないが、AlGaNiN層1102が中間バンドを有しているため可視光照射でも電子が励起されていることを示しており、太陽光を有効に水素発生に使用できることを示している。以下、実施例を用いて本発明の光触媒材料をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例1Ga1-xMnxN膜の作製MBE装置を用いてGa1-xMnxN膜を作製した。この装置は、真空槽を有し、その底壁側にはガス源からアンモニアガスを導入するガス導入ノズルと、第1の蒸着源および第2の蒸着源とが配置されている。真空槽の天井側にはヒータが配置されている。第1、第2の蒸着源内には、それぞれGaを主成分とする第1の金属材料と、Mnを主成分とする第2の金属材料が配置されている。基板には、サファイア、シリコン、石英、GaNなどが使用できるがここではサファイア基板を用いた。ヒータに通電して発熱させ、サファイア基板を950°Cに加熱して清浄化処理を行った後、サファイア基板の温度を550°Cまで降温させ、ガスノズルからアンモニアガスを噴出させ、サファイア基板に吹き付けるとともに、第1の蒸着源内の第1の金属材料を加熱し、Gaを主成分とする金属分子線を発生させ、サファイア基板表面に照射し、GaN薄膜からなるバッファ層を形成した。バッファ層を所定膜厚0.2μmに形成した後、サファイア基板を720°Cに昇温させ、ガスノズルによってバッファ層表面に含窒素原子ガスここではアンモニアガスを直接吹き付け、熱分解させると共に、第1、第2の蒸着源内の第1、第2の金属材料を加熱し、それぞれGaを主成分とする分子線とMnを主成分とする分子線とを、バッファ層に向けて照射して、バッファ層表面にGaMnN膜を形成した。第1の蒸着源の温度850°C、第2の蒸着源の温度630°C、アンモニアガスの流量5sccmの条件で、厚さ1μmのGaMnN膜を成膜した。GaMnN膜を成膜後、サファイア基板を、例えば硫酸と燐酸の混酸による化学エッチングまたは研磨工法で除き、GaMnN膜を得た。得られたGa1-xMnxN膜のMn濃度を電子線マイクロアナライザーEPMAで測定したところ、xは0.082であった。結晶構造解析薄膜X線回折装置日本フィリップス製、X’partを用いて、MBE法で作製したGaMnN膜のX線回折パターンの測定を行った。ウルツ鉱型GaNと同様に34.5度付近に反射ピークを観測し、ウルツ鉱型であることがわかった。光吸収スペクトル測定光吸収スペクトルは、紫外可視分光光度計島津製作所製、UV-3600及びSOLIDSpec-3700を用いて測定した。図11は、得られたGa1-xMnxN膜x=0.082の光吸収スペクトルの一例である。また、参考のため、太陽光の放射強度スペクトルAM0:地球軌道上、AM1.5:地表と白色光源朝日分光社製、MAX-302の放射強度スペクトルを図中に示す。GaNが400nm~2000nmの波長域で吸収を示さないのに対し、Ga1-xMnxN膜は、400~1000nmの波長域で8000cm-1以上の吸収係数を有している。また、紫外及び赤外領域でもGaNよりも吸収を有する。不純物バンドによる吸収は1500~700nm領域のブロードなピーク構造および700~400nm領域の連続吸収構造に認められる。また、図11から明らかなように、Ga1-xMnxN膜の光吸収スペクトルは、太陽光の放射強度スペクトルと概ね波長域が対応しており、太陽光の未利用光を有効に利用することが可能である。実施例2Ga1-xMnxN膜の作製成膜時のMnセル温度を調整することによりMn供給量を制御した以外は、実施例1と同様の方法により、Ga1-xMnxN膜を作製した。膜厚は0.4μm、xは0.05であった。光吸収係数は、300~1500nmの波長域で1000cm-1以上であった。実施例3Ga1-x-zMnxMgzN膜の作製作製時にGa、Mnと同時にMgを供給した以外は、実施例2と同様の方法によりGa1-x-zMnxMgzN膜を作製した。膜厚は0.4μm、xは0.05、zは0.02であった。光吸収係数は、300~1500nmの波長域で1000cm-1以上であった。実施例4Ga1-xMnxN:Hy膜の作製Ga1-xMnxN膜を作製する際、基板温度を600°C程度の低い値に設定し、アンモニアの分解を一部抑制することで水素を残留させた以外は実施例1と同様の方法によりGa1-xMnxN:Hy膜を作製した。また、700°C以上の高い基板温度で作製し、水素が残留しなかったGa1-xMnxN膜については、水素雰囲気中でホットフィラメント法により水素分子を熱分解し、Ga1-xMnxN膜に照射することで、Ga1-xMnxN:Hyを作製した。膜厚は0.3μm、xは0.06、yは0.03であった。光吸収スペクトルを図12に示す。Ga1-xMnxN:Hy膜は、400~1000nmの波長域で7000cm-1以上であり、300~1500nmの波長域で1000cm-1以上の吸収係数を有していた。また、紫外及び赤外領域でもGaNよりも大きな吸収を有する。不純物バンドによる吸収は1500~700nm領域のブロードなピーク構造および700~400nm領域の連続吸収構造に認められた。なお、MBE法による光触媒材料の製膜例とその特性としてGaNに3d遷移金属をドープした時の例を示したが、GaAlN、AlNに3d遷移金属をドープして製膜した時にも同様に優れた光吸収特性を示し、本発明の光触媒素子用の光触媒材料として用いることができる。実施例5スパッタ法による作製例えば、スパッタ法によってGaN系化合物半導体を作製した例を説明する。高周波スパッタ装置の真空槽内に基板として単結晶サファイア上に形成したpGaN、あるいはnGaNを設置し、これと対向してGaNターゲットを設置する。ターゲット上にはGaと置換する3d遷移金属Tのチップを設置した。3d遷移金属Tの添加量の調整は、ここではチップの個数を変化させて行った。基板を設置するホルダーの裏面には基板加熱用ヒータが設置されている。チャンバ内を一旦排気した後、Ar-N2の混合ガスを導入し、基板を所定温度に加熱した後、高周波電力を印加してプラズマを誘起し、所定時間スパッタ製膜を行った。また、スパッタ製膜に先立って、基板およびターゲットをプラズマ中で清浄化してもよい。主なスパッタ製膜条件を下記に示す。RFパワー:200W基板温度:300°CAr:N2混合比:2:1製膜速度:11nm/min組成分析得られたGa1―xTxN膜は、3d遷移金属添加の有無に関わらず、緻密で平坦性を有し、また欠陥の少ない膜であった。スパッタ法により作製したGaN系化合物半導体膜の組成分析をラザフォード後方散乱分光法により行い、Ga1xTxNのxを求めた。分析結果では、Gaおよび3d遷移金属の分析量と窒素の分析量から、薄膜が非化学量論的な組成を有する薄膜となっていることを示した。したがって、3d遷移金属元素の一部はGa位置を置換していない可能性もあるが、詳細は現在究明中である。結果スパッタ法で製膜した薄膜の光吸収スペクトルを測定した。例えば、図13~図16にGaNのGaを各種の3d遷移金属で置換した試料の光吸収スペクトルの測定結果の一例を示す。図13は3d遷移金属がVで、x=0.056の試料の光吸収スペクトルであり、3.3eVより長波長側に吸収のテールを有し、1.5eV近傍にブロードな吸収ピーク持つ。波長300~1500nmでの吸収係数は3000cm―1以上である。図14は3d遷移金属がCrであり、x=0.088の試料の光吸収スペクトルであり、3.3eVより長波長側に吸収のテールを有し、1.5~2.0eV近傍にブロードな吸収ピーク持つ。波長300~1500nmでの吸収係数は1000cm―1以上である。図15は3d遷移金属がCoである試料の光吸収スペクトルであり、x=0.052の試料は3.3eVより長波長側に吸収のテールを有し、波長300~1500nmでの吸収係数は1000cm―1以上である。また、同様にx=0.128の試料は吸収係数の高いテールを有し、1.7eV近傍にピークを有し、300~1500nmでの吸収係数は3000cm―1以上である。図16は3d遷移金属がMnであり、x=0.2の試料の光吸収スペクトルであり、3.3eVより長波長側に吸収係数の高いテールを有しており、300~1500nmでの吸収係数は5000cm―1以上である。MBE法で作製した試料は図18に示したように1.5eV近傍に明確な吸収ピークを有していたのに対し、スパッタ法で作製した試料は高い吸収係数を有するものの、明確なピークは観察されなかった。この原因は明らかとなっていないが、MBE法で作製した試料は比較的結晶性が高いのに対して、スパッタ法で作製した試料は結晶性が低いため明確な不純物バンドを形成しない代わりに、バンドギャップに複数のエネルギー準位を形成したものと推定されるが、現在究明中である。実施例6次に、スパッタ法による光触媒材料の製膜例とその特性としてGaN、GaAlN、AlNに3d遷移金属Tをドープして製膜した時にも同様に優れた光吸収特性を示す。スパッタ法で製膜した薄膜の光吸収スペクトルを測定した。図17~図21にGaN、GaAlN、AlNのGaあるいはAlを各種の3d遷移金属Tで置換した試料の光吸収スペクトルの測定結果を示す。図17は母材がGaN、AlGaN、AlNであり、3d遷移金属TがVで、x=0.056の試料の光吸収スペクトルであり、3.3eVより長波長側に吸収のテールを有し、1.5eV近傍にブロードな吸収ピーク持つ。波長300~1500nmでの吸収係数は3000cm―1以上である。図18は母材がGaN、AlGaN、AlNであり、3d遷移金属がCrであり、x=0.088の試料の光吸収スペクトルであり、3.3eVより長波長側に吸収のテールを有し、1.5~2.0eV近傍にブロードな吸収ピーク持つ。波長300~1500nmでの吸収係数は1000cm―1以上である。図19は母材がAlNであり、3d遷移金属がCoである試料の光吸収スペクトルであり、x=0.052の試料は370nmより長波長側に吸収のテールを有し、波長300~1500nmでの吸収係数は1000cm―1以上である。また、同様にx=0.13の試料は吸収係数の高いテールを有し、730nm近傍にピークを有し、300~1500nmでの吸収係数は3000cm―1以上である。図20は母材がAlGaN、AlNであり、3d遷移金属がMnであり、x=0.11および0.2の試料の光吸収スペクトルであり、370nmより長波長側に吸収係数の高いテールを有しており、300~1500nmでの吸収係数は5000cm―1以上である。MBE法で作製した試料は図18に示したように1.5eV近傍に明確な吸収ピークを有していたのに対し、スパッタ法で作製した試料は高い吸収係数を有するものの、明確なピークは観察されなかった。この原因は明らかとなっていないが、MBE法で作製した試料は比較的結晶性が高いのに対して、スパッタ法で作製した試料は結晶性が低いため明確な不純物バンドを形成しない代わりに、バンドギャップに複数のエネルギー準位を形成したものと推定されるが、現在究明中である。図21は母材がAlGaN、AlNであり、3d遷移金属がNiであり、x=0.09の試料の光吸収スペクトルであり、370nmより長波長側に吸収係数の高いテールを有しており、300~1500nmでの吸収係数は3000cm―1以上である。