| 研究課題/領域番号 |
22K04195
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分21050:電気電子材料工学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
宮島 晋介 東京工業大学, 工学院, 准教授 (90422526)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 光無線給電 / ペロブスカイト材料 / GaN |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、良質なナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合の形成技術を確立し、CsPbBr3-xClxを光吸収層に用いた受光器を形成する。またこの受光器を用いてナノ結晶GaN/CsPbBr3-xClxヘテロ接合のキャリア輸送特性を詳細に評価する。これにより、ナノ結晶GaN電子輸送層のポテンシャルを明らかにすることを目的とする。
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| 研究実績の概要 |
2022年度は当初計画に従い、ナノ結晶GaN膜の物性制御手法の確立とCsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立を目指して検討を行った。
ナノ結晶GaN膜については、スパッタ法による製膜条件が膜特性に与える影響を詳細に検討し、ガラス基板が耐えうる基板温度の範囲で良好な電気的特性（キャリア濃度 8×10^19 cm-3, 0.8 cm2/V/s）を有するナノ結晶GaN膜の形成が可能なことを明らかにした。また、CsPbBr3を光吸収層に用いた受光器の電子輸送層（ETL）にこのナノ結晶GaN膜を適用したところ、450 nmの青色光に対する変換効率の推定値は約29%となった。この値はリファレンスであるTiO2をETLに用いたデバイスの場合（約30%）とほぼ同等であり、デバイスに適用可能なナノ結晶GaN膜の形成ができていることを示している。
CsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立については、メカノケミカル法により合成したパウダーを用いたCsPbBr3-xClx膜の蒸着とCsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討を行った。PbCl2とCsBrを混合破砕したパウダーを用いた蒸着により、バンドギャップ2.7 eV程度のCsPbBr3-xClx膜の形成が可能であることが明らかとなった。しかし、膜の電気的特性（キャリア拡散長）は比較的小さい値にとどまっており（最大で約150 nm）、より詳細な条件検討が必要であることが明らかとなった。CsPbBr3膜へのTbCl3ドーピングおよび水分吸着の影響の検討においては、適度な水分吸着およびTbCl3ドーピングがCsPbBr3膜のキャリア拡散長を増大させることを見出した。次年度以降、これらの処理をCsPbBr3-xClx膜に適用することにより、良質なCsPbBr3-xClx膜の形成が可能になると考えられる。
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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
初年度の当初計画は、ナノ結晶GaN膜の物性制御手法の確立とCsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立の2つであった。ナノ結晶GaN膜についてはデバイスに適用可能な膜の形成に成功し、デバイスに適用して検証を終えており、当初計画以上の進展が得られた。CsPbBr3-xClx膜の製膜条件の確立については、メカノケミカル法による蒸着源を用いた蒸着によりCsPbBr3-xClx膜の形成に成功しており、こちらもほぼ当初計画通りの進捗が得られている。
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| 今後の研究の推進方策 |
初年度の進捗が予定通りであったことから、2年目、3年目も当初計画通りに進めていく予定である。2年目には、CsPbBr3-xClx膜の高品質化を進め、ナノ結晶GaN膜/CsPbBr3-xClxヘテロ接合の形成を行い、デバイス特性の検討を進める予定である。
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