2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of plasmon induced charge separation systems at the interface between a metal nanoparticle and a p-type semiconductor
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16K14547
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 幸奈 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 准教授 (10596076)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 光電気化学 / 光電変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請課題では、プラズモニック金属ナノ粒子と半導体を組み合わせた系で観察されるプラズモン誘起電荷分離という現象において、金属ナノ粒子と組み合わせる半導体として、従来n型半導体でしか報告されていなかったところをp型半導体を用いて実現することを目指した。プラズモン誘起電荷分離は、光電変換システムや光触媒、センシングなどに利用できることが明らかになっているが、変換効率が低いという大きな問題があった。これをp型で実現することで、理論上、n型半導体を用いた場合よりも変換効率が向上することが期待できる。
そこでまずは、効果的に金属ナノ粒子のプラズモン特性を利用するために、実際のシステムで様々なパラメータを制御することで、金属ナノ粒子が示す光エネルギー変換特性の基礎的な性能を精査した。
また、熱力学的に不安定な金属ナノ粒子を安定に使用するために、耐熱性・耐腐食性を向上することを試みた。これによって、従来主に用いられてきた球状金ナノ粒子の他にも、より高効率な光エネルギー変換が期待できる三角形平板状の銀ナノ粒子も安定に利用できる手法を開発し、実用性を高めることに成功した。
最終的に、p型半導体として酸化ニッケルを採用し、金属ナノ粒子として銀ナノ粒子を用いた際に、電解液系セル中で、可視光照射時に光電流が発生することを明らかにできた。得られた光電流は酸化ニッケルの励起で得られる光電流とは逆方向であったことから、プラズモン誘起電荷分離に起因して光電流が発生したことが示唆された。よって、当初の目的である、新型プラズモン誘起電荷分離光電変換システムの構築を実現することができたと判断している。
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Research Products
(8 results)
