Preparation of novel phosphor device using multi-layer films of organic-inorganic composites

• Project/Area Number: 18760032
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Thin film/Surface and interfacial physical properties
• Research Institution: Research Institute for Electric and Magnetic Materials (2007-2008); Kobe University (2006)
• Principal Investigator: USUI Hiroyuki Research Institute for Electric and Magnetic Materials (60423240)
• Project Period (FY): 2006 – 2008
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2008)
• Budget Amount: ¥3,750,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2008: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2007: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2006: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 自己組織化 / 表面・界面物性 / 光物性 / 半導体物性 / 結晶成長 / 表面・界面 / 界面・表面物性

Research Abstract

本研究課題の新規蓄光デバイスは、配列化した半導体ナノ粒子層とインターカレーションイオンを収納できるナノ空間を作る有機分子との複合体で構成される。自己組織化によってナノ構造を有する半導体材料を物理気相蒸着法および湿式化学合成法を用いて作製し、サイズ制御と構造解析を行った。物理気相蒸着法として、分子線エピタキシー法を用いてSi基板表面上にGaAsナノ粒子を蒸着させた。得られたナノ粒子薄膜に対して、高分解能透過型電子顕微鏡による観察を行った。成長時間を変えてナノ粒子の形状異方性を調べたところ、格子ひずみが加わる方向と、基板と平行な面における形状異方性との間に、強い相関があることを明らかにした。また、湿式化学合成法として、界面活性剤水溶液中での化学合成により様々な形状を有するZnOナノ結晶を合成した。作製条件が形状変化に与える影響について重要な知見を得た。得られた試料の蓄光性を評価したが、蓄光性が非常に低いことが分かった。これは、試料中に多くの格子欠陥が存在するため、光励起キャリアの寿命が短いことが原因だと考えられる。一方、放射状に伸びた形状のZnO結晶については、放射状ロッドの隙間にナノ空間を有するため、水溶液中で優れた光触媒特性を発揮することが分かった。

Research Products

• [Journal Article] Colloids Interface Sci (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui, J
  • Journal Title: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Mater. Lett (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: 63 Pages: 1489-1492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Satoshi Mukai, Hidehiro Yasuda, and Hirotaro Mori, J (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Cryst. Growth 311 Pages: 2269-2274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Surfactant concentration dependence of structure and photocatalytic property of zinc oxide rods prepared using chemical synthesis in aqueous solutions (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Journal of Colloids and Interface Science (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The effect of surfactants on the morphology and optical properties of precipitated wurtzite Zn0 (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Materials Letters 63 Pages: 1489-1492
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structure analysis of GaAs nanocrystals with anisotropic basal plane grown on Si(100)surface (2009)
  • Author(s): Hiroyuki Usui, Satoshi Mukai,Hidehiro Yasuda, Hirotaro Mori
  • Journal Title: JournaI of Crystal Growth 311 Pages: 2269-2274
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Thin Solid Films (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui Hidehiro Yasuda, and Hirotaro Mori
  • Journal Title: 516 Pages: 2487-2490
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui Hidehiro Yasuda, and Hirotaro Mori, Physica E
  • Journal Title: 40 Pages: 836-842
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crystal shape of GaAs nanocrystals deposited on Si(100) by molecular beam epitaxy (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Thin Solid Films 516 Pages: 2487-2490
  • NAID: 120002023085
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anisotropic lattice coherency of GaAs nanocrystals deposited on Si(100) surface by molecular beam epitaxy (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 19 Pages: 131-135
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of substrate temperature on growth process of GaAs on Si(110) vicinal surface studied by reflection high-energy electron diffraction (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Physica E 40 Pages: 836-842
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2007)
  • Author(s): Hiroyuki Usui J. Phys. Chem. C
  • Journal Title: 111 Pages: 9060-9065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Influence of surfactant micelles on morphology and photoluminescence of zinc oxide nanorods prepared by one-step chemical synthesis in aqueous solution (2007)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Journal of Physical Chemistry C 111 Pages: 9060-9065
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2006)
  • Author(s): Hiroyuki Usui Hidehiro Yasuda, and Hirotaro Mori, Appl. Phys. Lett
  • Journal Title: 89
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Morphology and lattice coherency in GaAs nanocrystals grown on Si(100) surface (2006)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Journal Title: Applied Physics Letters 89
• [Presentation] The 8th international conference on Nano-Molecular Electronics (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Organizer: Structure analysis of wurtzite zinc oxide crystals grown in aqueous solutions with various additives
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市、ポートピアホテル
  • Year and Date: 2008-12-16
• [Presentation] Structure analysis of wurtzite zinc oxide crystals grown in aqueous solutions with various additives (2008)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Organizer: The 8th international conference on Nano-Molecular Electronics
  • Place of Presentation: 兵庫県神戸市、ポートピアホテル
  • Year and Date: 2008-12-16
• [Presentation] 光機能材料研究会第15回シンポジウム『光触媒反応の最近の展開』 (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 水溶液中での化学合成で作製したZnOナノロッドの構造解析と光触媒性の検討
  • Place of Presentation: 神奈川県川崎市、KSPホール
  • Year and Date: 2008-12-12
• [Presentation] 水溶液中での化学合成で作製した酸化亜鉛ZnOナノロッドの構造解析と光触媒性の検討 (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 光機能材料研究会第15回シンポジウム『光触媒反応の最近の展開』
  • Place of Presentation: 神奈川県川崎市、KSPホール
  • Year and Date: 2008-12-02
• [Presentation] 第69回応用物理学会学術講演会 (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 水溶液中での化学合成で得られた放射状ZnOナノロッドの光触媒特性
  • Place of Presentation: 愛知県春日井市、中部大学
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 水溶液中での化学合成で得られた放射状ZnOナノロッドの光触媒特性 (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 第69回応用物理学会学術講演会
  • Place of Presentation: 愛知県春日井市、中部大学
  • Year and Date: 2008-09-04
• [Presentation] 第27回光がかかわる触媒化学シンポジウム (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 水溶液中での化学合成で得られたZnOナノロッドの構造と光学特性
  • Place of Presentation: 東京都目黒区、東京工業大学
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Presentation] 水溶液中での化学合成で得られたZnOナノロッドの構造と光学特性 (2008)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 第27回光がかかわる触媒化学シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都目黒区、東京工業大学
  • Year and Date: 2008-06-06
• [Presentation] 2007年電気化学会秋季大会 (2007)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 界面活性剤ミセルがZnOナノロッドの成長と光物性に及ぼす影響
  • Place of Presentation: 東京都目黒区、東京工業大学
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 界面活性剤ミセルがZnOナノロッドの成長と光物性に及ぼす影響 (2007)
  • Author(s): 薄井 洋行
  • Organizer: 2007年電気化学会 秋季大会
  • Place of Presentation: 東京都目黒区、東京工業大学
  • Year and Date: 2007-09-19
• [Presentation] 平成19年秋季第68回応用物理学会学術講演会 (2007)
  • Author(s): 薄井洋行
  • Organizer: 界面活性剤水溶液中におけるZnOナノロッドの化学合成とその構造解析
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道工業大学
  • Year and Date: 2007-09-07
• [Presentation] 界面活性剤水溶液中におけるZnOナノロッドの化学合成とその構造解析 (2007)
  • Author(s): 薄井 洋行
  • Organizer: 平成19年秋季 第68回応用物理学会 学術講演会
  • Place of Presentation: 札幌市、北海道工業大学
  • Year and Date: 2007-09-07
• [Presentation] 2007 International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies (2007)
  • Author(s): Hiroyuki Usui
  • Organizer: Structure analysis of ZnO nanorods grown in aqueous solution
  • Place of Presentation: 長野市、メルパルク長野
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Presentation] Structure analysis of ZnO nanorods grown in aqueous solution (2007)
  • Author(s): 薄井 洋行
  • Organizer: 2007 International Symposium on Organic and Inorganic Electronic Materials and Related Nanotechnologies
  • Place of Presentation: 長野市、メルパルク長野
  • Year and Date: 2007-06-20
• [Book] 有機・無機複合体多層薄膜を用いた新規蓄光デバイスの開発 (2009)
  • Author(s): Web Journal
  • Publisher: アクトライ・エム発行