2015 Fiscal Year Research-status Report
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26420884
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
蜂谷 寛 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (90314252)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | エネルギー生成 / エネルギー変換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
酸化亜鉛ZnOに加えて、同じウルツ鉱型結晶構造をとり同じくワイドバンドギャップ半導体であるGaNを用い、極低温または室温においてラマン散乱およびフォトルミネッセンス(PL)測定を行った。さらに、冷却したサンプルに、Zn0, GaN のラマン・赤外活性である光学フォノンモードに対応する波長に調整した中赤外パルスレーザー(KU-FEL)、およびラマン散乱測定用のプローブ光(Nd-YAG レーザー第 2 高調波: 532 nm) を同時照射した。
ZnO に対して FEL とプローブ光を同時照射したところ、二光子励起によるフォトルミネッセンスのピークに隠され、選択的格子振動励起を示すアンチ-ストークス・ラマン散乱の信号を高い S/N 比で観測 するには至らなかった。この信号観測を阻害する幅広い発光の起源は、酸素空孔によるものであると考えられる。いったん真空・低温下で測定した後の試料を He-Cd レーザー 325 nm で励起したところ、 バンドギャップ発光によるとされる鋭いバンド(400 nm 付近)は消失し、幅広い発光のみが残った。
同じく GaN に対して同時照射を行ったところ、A1(LO) モードの励起を示すアンチ-ストークス・ラマン散乱の信号を観測することができた。ポンプ光+プローブ光のうち、A1(LO) モード(731 cm-1) の振動エネルギーに対応する波長に調節した FEL 光の on/off に呼応して同モードのラマン・シフト位置の信号が on/off されるために、この信号が選択的格子振動励起に対応すると考えられる。
ひきつづき、ZnOおよびほかの金属酸化物半導体に対して、GaNにおいて成功した分光実験の手法の展開を行い、光利用半導体のエネルギー変換過程における格子振動の特性を明らかにすることを計画している。
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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
共同研究を順調に進め、自由電子レーザー実験設備（KU-FEL, 京都大学エネルギー理工学研究所）を用いたなエネルギー高効率利用ワイドギャップ半導体の解析手法の確立のために、具体的な化合物に対する同手法の応用に成功することができた。
ファイバ付小型分光器による（ストークス）ラマン散乱スペクトルの測定も順調に行うことができ、ZnOをはじめとしてGaN等の無機半導体のみならず、有機無機ハイブリッド・ペロブスカイト型太陽電池材料などのエネルギー機能解析のための分光に対する応用も進行中である。
とくに試料環境によるエネルギー変換特性の劣化と欠陥生成との関わりの解析において、後者のコンパクトかつ迅速なスペクトル取得によって、経時的な変化の解析を簡便に行うことができるようになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
測定システムに関しては前年度までの手法を継続し、とくに金属酸化物（ZnO, TiO2, SrTiO3など）への同手法の応用の確立を中心として、適宜シミュレーションにおける電子構造計算を用いつつ、金属酸化物半導体におけるエネルギー変換・利用における欠陥生成と、そのエネルギー変換メカニズムの中心であるバンドギャップ内および近傍における電子格子相互作用を中心とした電子構造と光励起過程との関わりを明らかにすることを目指す。
新たな展開を行っているうちの一つである、太陽電池多層膜中のペロブスカイト型の材料においては、試料環境に強く依存した、時間に伴う欠陥生成とそれを原因とするエネルギー機能の低下が顕著であることが見いだされており、とくにこの問題に着目して今後の研究を推進していくことは非常に有益であると考えている。
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Research Products
(12 results)
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[Presentation] ピコ秒レーザを用いた中赤外自由電子レーザ誘起選択的格子振動励起の観測2016
Author(s)
村田智哉, 全炳俊, 吉田恭平, 蜂谷寛, 桂山翼,野儀武志, S.Suphakul, K.Torgasin, 紀井俊輝, 増田開, 大垣英明
Organizer
第22回FELとHigh-Power Radiation 研究会
Place of Presentation
高エネルギー加速器研究機構（茨城県・つくば市）
Year and Date
2016-01-22 – 2016-01-23
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[Presentation] ピコ秒レーザを用いた中赤外自由電子レーザ誘起選択的格子振動励起の観測2015
Author(s)
村田智哉, 吉田恭平, 全炳俊, 蜂谷寛, 桂山翼, 野儀武志, S.Suphakul, K.Torgasin, 紀井俊輝, 増田開, 大垣英明
Organizer
第25回（平成27年度）日本赤外線学会研究発表会
Place of Presentation
中部大学不言実行館ACTIVE PLAZA（愛知県・春日井市）
Year and Date
2015-10-22 – 2015-10-22
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[Presentation] Electrodeposition of Silicide Film Form Silicate Rock2015
Author(s)
Yosuke Shimizu, Shu Takashima, Yoshihide Sakanaka, Takuya Goto, Kan Hachiya, Yasuhiro Fukunaka
Organizer
The Joint Conference of 6th International Symposium on Physical Sciences in Space (ISPS) and 10th International Conference on Two-Phase Systems for Space and Ground Applications (ITTW)
Place of Presentation
同志社大学今出川キャンパス（京都府・京都市）
Year and Date
2015-09-14 – 2015-09-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrodeposition of Iron Based Alloy from Iron Oxides in Molten Salt2015
Author(s)
Kentarao Nakajima,Yoshihide Sakanaka, Takuya Goto, Kan Hachiya, Takehiko Ishikawa
Organizer
The Joint Conference of 6th International Symposium on Physical Sciences in Space (ISPS) and 10th International Conference on Two-Phase Systems for Space and Ground Applications (ITTW)
Place of Presentation
同志社大学今出川キャンパス（京都府・京都市）
Year and Date
2015-09-14 – 2015-09-18
Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of Phonon Dynamics Measurement System by MIR- FEL and Pico-second Laser2015
Author(s)
Tomoya Murata, Tsubasa Katsurayama, Toshiteru Kii, Torgasin Konstantin, Kai Masuda, Takeshi Nogi, Hideaki Ohgaki, Sikharin Suphakul, Heishun Zen, Kyohei Yoshida, Kan Hachiya
Organizer
FEL2015 37th International Free Electron Laser Conference
Place of Presentation
Daejeon (Korea)
Year and Date
2015-08-23 – 2015-08-28
Int'l Joint Research
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