• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

半導体ナノ粒子複合構造における多励起子状態とエネルギー移動過程の研究

Research Project

Project/Area Number 10J55312
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

田口 誠二  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2010 – 2011
Project Status Completed (Fiscal Year 2011)
Budget Amount *help
¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords半導体ナノ粒子 / 超高速分光 / 高密度励起状態
Research Abstract

CdSナノ粒子とCdTeナノ粒子が単一界面で接合しているCdS/CdTeヘテロダイマーナノ粒子の超高速キャリアダイナミクスを研究した。この構造は伝導帯の底をCdS部に、価電子帯の頂上をCdTe部に持つType-II量子構造であり、光励起された励起子を電子と正孔とに空間的に分離できると予想される。このType-II構造における電荷分離状態は、非輻射オージェ再結合を抑制し光学利得の閾値を低減するなど、多励起子状態において新たな機能性を生じさせることが期待できる。特に実験で用いたヘテロダイマーナノ粒子は中心対称性の破れた特徴的な形状を持つため、非常に高効率な励起子の電荷分離が可能であると考えられ、Type-II構造における新たな多励起子現象を探索するのに適した構造である。この構造における電荷分離を確認するために、既存の単一波長でのみ測定可能であったポンプ・プローブ測定系をプローブ波長を掃引しながら自動測定できるように改良し、過渡吸収スペクトルを測定した。その結果、CdSよりもバンドギャップエネルギーの小さなCdTe部のみを選択的に励起した場合においても、CdS電子準位を光キャリアが占有したことによるブリーチング信号を観測することができた。また、CdTe電子準位のポピュレーションの減少と同期してCdS電子準位のポピュレーションが増加しており、これらの結果からCdTeからCdSへ約400fsで電荷移動することを明らかにした。さらには、多励起子状態においては電荷移動が促進されていることを観測した。過渡吸収ダイナミクスの励起強度依存性を詳細に分析した結果、多励起子状態においてはCdTeの高エネルギーの電子準位から緩和を経ずに直接電荷移動する過程が新たに生じることがわかった。本研究の結果は、ナノ粒子中に閉じ込められた電子間の衝突によって効率的な電荷分離が可能であることを示唆しており、多励起子を利用することによって光電変換効率を劇的に向上させる可能性を提示する応用上も重要な結果である。

Report

(2 results)
  • 2011 Annual Research Report
  • 2010 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2012 2011 2010

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results)

  • [Journal Article] Quantized Auger recombination of biexcitons in CdSe nanorods studied by time-resolved photoluminescence and transient-absorption spectroscopy2011

    • Author(s)
      S.Taguchi, M.Saruyama, T.Teranishi, Y.Kanemitsu
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 83

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spontaneous Formation of Wurzite-CdS/Zinc Blende-CdTe Heterodimers through a Partial Anion Exchange Reaction2011

    • Author(s)
      M.Saruyama, Y.-G.So, K.Kimoto, S.Taguchi, Y.Kanemitsu, T.Teranishi
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 133 Issue: 44 Pages: 17598-17601

    • DOI

      10.1021/ja2078224

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multicarrier Recombination and Energy Transfer in Mn-Doped CdS Nanocrystals Studied by Femtosecond Pump-Probe Spectroscopy2010

    • Author(s)
      Seiji Taguchi, Atsushi Ishizumi, Yoshihiko Kanemitsu
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 79

    • Related Report
      2010 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] CdS/CdTeヘテロダイマーナノ粒子の高密度キャリアダイナミクス2012

    • Author(s)
      田口誠二, 猿山雅亮, 寺西利治, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学
    • Year and Date
      2012-03-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Charge transfer dynamics in CdS/CdTe nanocrystal quantum dots studied by transient absorption spectroscopy2012

    • Author(s)
      S.Taguchi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      6th GCOE International Symposium on Photonics and Electronics Science and Engineering
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2012-03-09
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Dynamics of charge separation ana multicarrier recombinaiton in CdS/CdTe heterodimer nanocrystals2012

    • Author(s)
      S.Taguchi, M.Saruyama, T.Teranishi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      American Physical Society March Meeting 2012
    • Place of Presentation
      アメリカ合衆国ボストン
    • Year and Date
      2012-02-27
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 単層カーボンナノチューブの励起子複合体の緩和ダイナミクス2011

    • Author(s)
      西原大志, 田口誠二, 岡野真人, 樹本好央, 太野垣健, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] CdS/CdTeヘテロダイマーナノ粒子の超高速キャリアダイナミクス2011

    • Author(s)
      田口誠二, 猿山雅亮, 寺西利治, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会2011年秋季大会
    • Place of Presentation
      富山大学
    • Year and Date
      2011-09-21
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] CdS/CdTeヘテロダイマー量子ドットの超高速電荷移動ダイナミクス2011

    • Author(s)
      田口誠二, 猿山雅亮, 寺西利治, 金光義彦
    • Organizer
      第72回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2011-09-01
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Exciton and Biexciton Dynamics in CdSe Nanospheres and Nanorods : Shape Dependence2011

    • Author(s)
      S.Taguchi, M.Saruyama, T.Teranishi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      24th International Conference on Amorphous and Nanocrystalline Semiconductors
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2011-08-23
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] CdSeナノロッドの量子化オージェ再結合ダイナミクス2010

    • Author(s)
      田口誠二, 猿山雅亮, 寺西利治, 金光義彦
    • Organizer
      第21回光物性研究会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学
    • Year and Date
      2010-12-11
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Shape Dependence of Biexciton Recombination Dynamics in CdSe Nanocrystals and Nanorods2010

    • Author(s)
      S.Taguchi, M.Saruyama, T.Teranishi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      International Symposium of Molecular Nanotechnology
    • Place of Presentation
      奈良県新公会堂
    • Year and Date
      2010-12-01
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] CdSeナノ粒子における励起子分子の形状依存性2010

    • Author(s)
      田口誠二, 猿山雅亮, 寺西利治, 金光義彦
    • Organizer
      日本物理学会2010年秋季大会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2010-09-23
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Mn^<2+> をドープしたCdSナノ粒子における多体キャリア再結合とエネルギー移動過程2010

    • Author(s)
      田口誠二, 石墨淳, 金光義彦
    • Organizer
      第71回応用物理学会学術講演会
    • Place of Presentation
      長崎大学
    • Year and Date
      2010-09-17
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Photocarrier dynamics in Mn-doped CdS nanocrystal quantum dots : Energy transfer versus Auger recombination2010

    • Author(s)
      S.Taguchi, A.Ishizumi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      30th International Conference on the Physics of Semiconductors
    • Place of Presentation
      韓国ソウル
    • Year and Date
      2010-07-29
    • Related Report
      2010 Annual Research Report
  • [Presentation] Energy transfer dynamics in Mn^<2+>-doped CdS nanocrystals2010

    • Author(s)
      S.Taguchi, A.Ishizumi, Y.Kanemitsu
    • Organizer
      17th International Conference on Dynamical Processes in Excited States of Solids
    • Place of Presentation
      アメリカ合衆国アルゴンヌ国立研究所
    • Year and Date
      2010-06-21
    • Related Report
      2010 Annual Research Report

URL: 

Published: 2010-12-03   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi