| 研究課題/領域番号 |
21H04612
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京科学大学 |
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研究代表者 |
平松 秀典 東京科学大学, 総合研究院, 教授 (80598136)
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| 研究分担者 |
飯村 壮史 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究センター, グループリーダー (80717934)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-05 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2025年度)
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| 配分額 *注記 |
41,730千円 (直接経費: 32,100千円、間接経費: 9,630千円)
2025年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2024年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
2023年度: 10,790千円 (直接経費: 8,300千円、間接経費: 2,490千円)
2022年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 半導体 / 新物質探索 / バルク・薄膜 / 第一原理計算 / デバイス / 輸送特性 / 光物性 / ドーピング |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光半導体デバイス産業界における以下の二大課題を解決可能な、発光ダイオード（LED）や太陽電池向けの革新的光機能性半導体を見いだし、デバイス化・産学連携へと展開する。
1. 半導体LEDにおける「グリーンギャップ問題」
2. 高い光吸収係数を有する太陽電池光吸収層の新材料がない
これらの課題を解決するために、以下の独自の化学設計指針を打ち立て、それに適合する新材料の探索と薄膜合成・デバイス化を達成し、全く新しい光機能性半導体材料として提案する。
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| 研究実績の概要 |
本研究において打ち立てた以下2点の化学設計指針に従って、有望物質の探索に取り組むと共に、さらに発展させて新しい有望物質の探索へと進んだ。
・高対称性結晶（具体的にはペロブスカイト型構造）中に意図的に「非結合性軌道」を導入し、適切なバンドギャップと、p型にもn型にもドーピングが可能な電子状態を実現する。
・高効率化に不可欠な直接遷移型にするために、長周期構造を利用したバンドの折りたたみを利用する。
その結果、これまで見いだしてきたペロブスカイト型構造とは全く異なる結晶構造を有する別の有望カルコゲナイド物質を見いだし、その物質の方が、これまで見いだしてきたペロブスカイト型構造カルコゲナイドよりも有望であることが明らかとなったため、光電子物性の解明に注力し、バンドギャップ制御と室温発光、そして、キャリアドーピングに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
ペロブスカイト型構造とは異なる全く別の結晶構造を有する有望なカルコゲナイド新物質について、光電子物性の解明に注力し、有用な機能発現まで到達している。
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| 今後の研究の推進方策 |
・有望な新物質について、ごく一部の組成の試料純度の改善や、p型とn型のキャリアドープ制御に課題があることから、それら直近の問題点に取り組む。
・その後は、研究の発展と応用を考慮すると、薄膜試料の合成が必須となることから、その取り組みを開始する。
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