2019 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of Novel Low-Dimensional Nanomaterials for Application in Solar Cells
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19J12932
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
QIAN YANG 東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 二硫化モリブデン / カーボンナノチューブ / 太陽電池 / 低次元ナノ材料 / CVD合成 / １次元ファンデルワールスヘテロ構造 / ナノチューブ / ペロブスカイト型太陽電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究において，二硫化モリブデン(MoS2)の合成制御と1次元ファンデルワールスヘテロ構造の開発及び太陽電池への応用を行った．
まず，低圧化学気相成長(CVD)による半導体性MoS2の合成に着目し，新たにパソコンから管理できる安定性の良い低圧CVD装置を自ら設計・構築した．その後，MoS2のCVD合成の最適条件を探し出した．一般的な合成条件としての酸化モリブデン及び硫黄の量，合成温度，Arキャリアガス流量等を変調して合成結果を考察するのみならず，シーディングプロモーターや合成前駆体等MoS2特有の合成条件にも最適化を行った．
そして，最適化したMoS2の合成条件を用い，MoS2-窒化ホウ素ナノチューブ(BNNT)-単層カーボンナノチューブ(SWCNT)という「1次元ファンデルワールスヘテロ構造」の合成に成功した．初めて1次元物質においてファンデルワールスヘテロ構造のコンセプトを実現したことから，共著した論文がScience誌で発表された．1次元ファンデルワールスヘテロ構造は自由に構成材料・カイラリティ・直径・層数を変調することができ，従来の2次元ヘテロ構造と異なり斬新な構造となり，将来の幅広く応用が期待されている．
さらに，新規低次元ナノ材料太陽電池の実証実験として，新たに開発された1次元ファンデルワールスヘテロ構造を太陽電池に応用した．MoS2-SWCNTのハイブリッド薄膜を元に，ペロブスカイト型太陽電池を作製した．SWCNTのみのペロブスカイト型太陽電池と比べ，MoS2-SWCNTを用いたペロブスカイト型太陽電池の変換効率は約20%向上し，1次元ファンデルワールスヘテロ構造の優れた物性を証明できた．本研究で得られた成果が複数の国際会議で発表され，学術雑誌にも投稿することを予定している．
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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[Journal Article] One-dimensional van der Waals heterostructures2020
Author(s)
Xiang R.、Inoue T.、Zheng Y.、Kumamoto A.、Qian Y.、Sato Y.、Liu M.、Tang D.、Gokhale D.、Guo J.、Hisama K.、Yotsumoto S.、Ogamoto T.、Arai H.、Kobayashi Y.、Zhang H.、Hou B.、Anisimov A.、Maruyama M.、Miyata Y.、Okada S.、Chiashi S.、Li Y.、Kong J.、Kauppinen E. I.、Ikuhara Y.、Suenaga K.、Maruyama S.
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Journal Title
Science
Volume: 367
Pages: 537～542
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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