| Project/Area Number |
20H02578
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
TAMAI Naoto 関西学院大学, 理学部, 教授 (60163664)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
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| Keywords | 半導体量子ドット / 半導体ナノプレートレット / 青色発光 / 多励起子過程 / オージェ再結合 / 界面エンジニアリング / フェムト秒分光 / キャリア素過程 / 励起子 |
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| Outline of Research at the Start |
青色領域に高い発光量子収率を持つ半導体量子ドットは，有機系よりも優れた特性を持つLED材料としてその開発が期待されている。本研究では，新規コロイド合成法を用いてコアとなる紫外～青色領域に発光を示す質の高いZn系およびGa系半導体量子ドット（CQDs）を合成すると共に，界面エンジニアリングの手法によりポテンシャル勾配を制御した，別の化合物半導体をコアの周りに接合したコアシェルCQDsを合成する。さらに，種々の超高速時間分解レーザー分光により，青色発光コアシェルCQDsの電子や正孔の振る舞いを解析する事により，青色発光CQDsの基本的な光学特性を解明しCQD-LED開発の基盤とする。
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| Outline of Final Research Achievements |
For the development of high-quality semiconductor quantum dots (CQDs) in the blue region, we prepared several CQDs using various materials by colloidal synthetic methods. In addition, femtosecond pump-probe spectroscopy capable of measuring up to ultraviolet region was developed to analyze the elementary exciton dynamics of CQDs by a nonlinear crystal out of phase matching condition. It was found that highly luminescent ZnSe CQDs were synthesized by using a zinc source with a short alkyl chain. We also synthesized one-dimensional quantum confinement materials such as ZnSe nanoplatelets (NPLs) with an emission in the ultraviolet region and blue-emitting Zn-based Cd1-xZnxSe NPLs by cation exchange of CdSe NPLs. We analyzed the exciton dynamics of blue-emitting CQDs and NPLs by femtosecond transient absorption spectroscopy, and examined the relationship between multiple exciton interactions such as Auger recombination and nanocrystal size and/or composition.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
青色領域に発光を示す半導体CQDsは，次世代半導体EL材料の素材として期待されており，質の高いCQDs合成が重要である。本研究では種々の青色発光CQDsのコロイド合成を試み，短鎖アルキル基を持つ亜鉛源を用いると質の高いCQDsが得られること，発光バンド幅の狭いZn系Cd1-xZnxSe青色発光NPLsをCdSe NPLsのカチオン交換により合成できることを示した。また，多励起子の関与するオージェ再結合やホットキャリア緩和，ZnSe CQDs発光の温度依存性を解明した。これらの研究は，青色発光半導体ナノ結晶の基本的な光学特性の解明だけでなく，LED開発に於いて重要な基盤となる。
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