2016 Fiscal Year Research-status Report
水溶性CIS系半導体ナノ粒子における多励起子生成ダイナミクスの観測
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16K04938
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| Research Institution | Nippon Bunri University |
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Principal Investigator |
市田 秀樹 日本文理大学, 工学部, 特任准教授 (50379129)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 半導体ナノ粒子 / 超短パルス / 分光計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，近年，新たな太陽電池の材料として着目されているCIS系半導体ナノ粒子において，多励起子生成ダイナミクスを解明する事で，光電変換効率のさらなる向上に向けた指針を得ることを目指している．多励起子生成とは、1つの光子から2つの電子・正孔ペア（励起子）を生成するプロセスであり、近年、太陽電池の高効率化（光電変換効率の上昇）において半導体ナノ粒子中における多励起子生成が着目されている。
平成28年度においては、（１）CIS系半導体ナノ粒子の光応答性についての測定とその評価などを行うと共に、（２）光応答ダイナミクス測定のために必要な光源開発を行う事を目的に実施した。
（１）CIS系半導体ナノ粒子については、可視光領域で高い吸収係数を持ち近赤外領域で発光するCuInS2ナノ粒子に着目し、ZnSナノ粒子との混晶によるバンドギャップエネルギーの制御と発光量子効率にあたえる影響についての測定を行った。その結果、ZnCuInS混晶ナノ粒子の形成を確認し、その発光エネルギーが混晶比によって変化することを測定した。また、発光量子効率も混晶比によって変化するが、約20%以上とナノ粒子の作成条件によっては、大きく改善することが分かった。
（２）光応答ダイナミクス計測のためのシステム作りにおいては、光源の元となる超短パルスファイバレーザーの作成に着手している。超短パルスファイバレーザーは、Ybファイバレーザーをベースに短パルス化を行い、その後、光アンプにてパワーを増大する事で、非線形計測に適応したレーザーを製作する。本年度は、パラメータ調整等の作業をおこないレーザーの最適条件を探している段階となっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
水溶性CIS系半導体ナノ粒子の試料作成やその構造についての評価については予定通りの進捗を示しているが、その反面、光応答ダイナミクス計測ためのシステム作りにおいては、システムの構成要素のもととなる光源の製作の進捗が送れている。これは、Ｈ２８年度において、レーザーの波長や出力などの選定を限られた予算のなかで慎重に行ったためである。
上記の理由から、研究全体の進捗状況の評価を「（３）やや遅れている」とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
Ｈ２９年度は、連携研究者との連絡を密にとりながら、順調にすすんでいる試料作製をさらに進めていく。特にバンドギャップエネルギーの変化や発光量子効率の観点から研究を進めていく。特に最終年度の計画を鑑み、その準備を今年度中に進めていく。とくに、水溶性CIS系半導体ナノ粒子の3次元配列構造（超格子量子ドット）の試料特性の評価が一つの成果となることから、これに焦点をあてて、研究を進めていく。
一方、Ｈ２８年度において、進捗状況がおくれている開発項目については、Ｈ２９年度の開発項目に対する予算措置を行いながら、早急に立ち上げることを目指す。特に、多励起子生成のためには、レーザーシステムの出力の増大が必要である事から、そのためのシステム設計を行っていく。本システムには、かなり挑戦的な事が含まれていることから、構成要素を一つずつ実現させていき、着実に研究を進めていく。
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