2015 Fiscal Year Annual Research Report
量子ドットの禁制遷移準位での多数励起子生成による新規光反応の開発
Publicly Offered Research
| Project Area | Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions |
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| Project/Area Number |
15H01082
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
鳥本 司 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60271029)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 半導体ナノ粒子 / 量子ドット / 多数励起子生成 / 低毒性ナノ粒子 / 多元半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
半導体ナノ粒子では、高エネルギー光子の吸収により生じるホットキャリアが最低励起準位に失活する際に放出される余剰エネルギーによって、多数励起子生成が比較的容易に生じるために、光エネルギー変換デバイスに応用する研究が活発に行われている。本研究では、I-III-VI2族およびその固溶体からなる様々な半導体ナノ粒子を合成し、その特異な光化学特性を利用する新規光反応の開発を目指す。本年度は、ZnTe-AgInS2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)S2, ZAIS)およびZnTe-AgInTe2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)Te2, ZAITe)ナノ粒子を対象とし、ナノ粒子のサイズ・組成が電子エネルギー構造および光化学特性に及ぼす影響を評価した。
金属酢酸塩とカルコゲナイド化合物を前駆体として用い、表面修飾剤としてドデカンチオールを含む有機溶媒中で熱分解してナノ粒子を得た。いずれの固溶体ナノ粒子においても、粒子の固溶体組成xは、金属元素の仕込み比により制御することができた。ZAISおよびZAITe粒子の吸収スペクトルは、粒子組成xの減少とともに短波長シフトしたことから、粒子のエネルギーギャップ（Eg）が固溶体組成制御によって、近赤外～紫外光領域の間で自在に制御できることがわかった。特に、ZAITeナノ粒子は、近赤外領域にEg（1.2~1.6 eV）をもち、可視光照射による多数励起子生成に適したものであった。大気中光電子分光収率測定により、球状ZAISナノ粒子（粒径：約5 nm）およびロッド状ZAITeナノ粒子（ロッド幅：約4 nm）の伝導帯下端(ECB)および価電子帯上端(EVB)の電位を求めた。いずれの粒子でも、x値が減少してEgが増大すると、ECBがより負電位に、EVBがより正電位にシフトすることがわかった。
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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
本年度の目標である、ZnTe-AgInS2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)S2, ZAIS)およびZnTe-AgInTe2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)Te2, ZAITe)ナノ粒子の合成法を確立し、それらの粒子のサイズ・組成が電子エネルギー構造および光化学特性に及ぼす影響を詳細に評価することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
H27年度の成果を発展させるとともに、以下の項目を実施する。
（１）近赤外光領域で光応答する低毒性量子ドットのさらなる開発
（２）多数励起子生成により生じる複数励起子による多電子１段階移動による光クロミズム
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