ナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合のキャリア輸送特性の解明
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22K04195
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 21050:Electric and electronic materials-related
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
宮島 晋介 東京工業大学, 工学院, 准教授 (90422526)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 光無線給電 / ペロブスカイト材料 / GaN |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、良質なナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合の形成技術を確立し、CsPbBr3-xClxを光吸収層に用いた受光器を形成する。またこの受光器を用いてナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合のキャリア輸送特性を詳細に評価する。これにより、ナノ結晶GaN電子輸送層のポテンシャルを明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度は当初計画に従い、ナノ結晶GaN膜の物性制御手法の確立とCsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立を目指して検討を行った。
ナノ結晶GaN膜については、スパッタ法による製膜条件が膜特性に与える影響を詳細に検討し、ガラス基板が耐えうる基板温度の範囲で良好な電気的特性（キャリア濃度 8×10^19 cm-3, 0.8 cm2/V/s）を有するナノ結晶GaN膜の形成が可能なことを明らかにした。また、CsPbBr3を光吸収層に用いた受光器の電子輸送層（ETL）にこのナノ結晶GaN膜を適用したところ、450 nmの青色光に対する変換効率の推定値は約29%となった。この値はリファレンスであるTiO2をETLに用いたデバイスの場合（約30%）とほぼ同等であり、デバイスに適用可能なナノ結晶GaN膜の形成ができていることを示している。
CsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立については、メカノケミカル法により合成したパウダーを用いたCsPbBr3-xClx膜の蒸着とCsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討を行った。PbCl2とCsBrを混合破砕したパウダーを用いた蒸着により、バンドギャップ2.7 eV程度のCsPbBr3-xClx膜の形成が可能であることが明らかとなった。しかし、膜の電気的特性（キャリア拡散長）は比較的小さい値にとどまっており（最大で約150 nm）、より詳細な条件検討が必要であることが明らかとなった。CsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討においては、適度な水分吸着およびTbCl3ドーピングがCsPbBr3膜のキャリア拡散長を増大させることを見出した。次年度以降、これらの処理をCsPbBr3-xClx膜に適用することにより、良質なCsPbBr3-xClx膜の形成が可能になると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度の当初計画は、ナノ結晶GaN膜の物性制御手法の確立とCsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立の2つであった。ナノ結晶GaN膜についてはデバイスに適用可能な膜の形成に成功し、デバイスに適用して検証を終えており、当初計画以上の進展が得られた。CsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立については、メカノケミカル法による蒸着源を用いた蒸着によりCsPbBr3-xClx膜の形成に成功しており、こちらもほぼ当初計画通りの進捗が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の進捗が予定通りであったことから、2年目、3年目も当初計画通りに進めていく予定である。2年目には、CsPbBr3-xClx膜の高品質化を進め、ナノ結晶GaN膜/CsPbBr3-xClxヘテロ接合の形成を行い、デバイス特性の検討を進める予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
