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金属-半導体周期構造によるプラズモン誘起電荷分離と光機能デバイスへの応用

研究課題

研究課題/領域番号 17J05208
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機工業材料
研究機関東京大学

研究代表者

ウー リン  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2017年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
キーワードplasmon / charge separation / metal halfshell arrray / photochemistry / photovoltaics
研究実績の概要

This study was focused on two dimensionally ordered and interconnected Au halfshell arrays on SiO2@TiO2 core-shell colloidal crystals.
(1) Photoelectrochemical properties of Au Halfshells with Different Sizes
Au halfshell arrays with different sizes were obtained by evaporating Au onto the SiO2@TiO2 colloidal crystals with various SiO2 cores. The optical properties of the Au halfshell arrays are studied both experimentally and computationally. The electrodes with Au halfshell arrays showed broad absorption in the range examined (300-1000 nm). It was found that the photoelectrode with the middle-sized SiO2 cores of 374 nm diameter shows the highest PICS-based photocurrent responses. According to the FDTD simulated results, the high responses can be explained in terms of the high electric field intensity at the electrode.
(2) Photovoltaic Cells with Gold, Silver, and Copper Halfshell Arrays
Solid-state cells were developed by taking advantage of the two-dimensional structure of the metal halfshell array, which serves both as a light absorber and a current collector. Under visible light irradiation, all the cells generated photovoltage between the transparent fluorine-doped tin oxide electrode and the metal halfshell array electrode. The photovoltaic properties of Ag halfshell cells were compared with those of Au and Cu halfshell cells. The Ag halfshell cells had higher photovoltaic performance than Au and Cu halfshell cells, achieving the highest power conversion efficiency (PCE) among the solid-state PICS devices.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件)

  • [雑誌論文] Plasmonic Photovoltaic Cells with Dual-Functional Gold, Silver, and Copper Halfshell Arrays2017

    • 著者名/発表者名
      L. Wu, G. M. Kim, H. Nishi, and T. Tatsuma
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33 号: 36 ページ: 8976-8981

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b02072

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Arrays of Au Halfshells with Different Sizes for Plasmon-Induced Charge Separation2017

    • 著者名/発表者名
      Wu, Ling; Tsunenari, Natsumi; Nishi, Hiroyasu; Sugawa, Kosuke; Otsuki, Joe; Tatsuma, Tetsu
    • 雑誌名

      ChemistrySelect

      巻: 2 号: 13 ページ: 3744-3749

    • DOI

      10.1002/slct.201700797

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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