| 研究課題/領域番号 |
22K14752
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
永井 隆之 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任助教 (30851018)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ペロブスカイト型構造 / 太陽電池 / 化学ドーピング / 硫化物 / キャリア制御 / ペロブスカイト / 半導体 / 第一原理計算 / カルコゲナイド |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、次世代太陽電池材料の候補であるペロブスカイト型硫化物BaZrS3に着目し、課題であった化学修飾によるキャリアドーピング手法の確立と本物質を基盤とした太陽電池デバイスの作製を試みるものである。各原子サイトの欠陥耐性に対する考察から、各サイトに適した合成手法を採用して化学修飾によるn型およびp型半導体化を目指す。BaZrS3に限らずペロブスカイト型硫化物は優れた光学特性をもつ半導体材料群であることが知られており、本研究課題を遂行する過程で得られる知見は太陽電池の分野にとどまらず、発光半導体も含めたオプトエレクトロニクス分野の発展に広く貢献することが期待される。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、太陽電池材料として有望視されるペロブスカイト型硫化物BaZrS3におけるキャリア輸送特性を調べることを目的として、各イオンサイトに最適な合成方法を採用し、化学修飾によるp型、n型半導体化を試みた。二硫化炭素CS2を用いた酸化物前駆体の硫化によってBa2+サイトにLa3+をドーピングすることに成功し、n型半導体化を実現した。一方、硫化物原料とリン化物原料を用いた固相反応法によって、S2-サイトにP3-をドーピングすることに成功し、p型半導体化に成功した。さらに、ドーパント量を変えることでキャリア濃度を制御することにも成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ペロブスカイト型硫化物BaZrS3は太陽電池材料として理想的な巨大な吸収係数と、高い化学的耐久性と環境親和性を併せ持つことから注目を集めており、本研究によって化学修飾によるp型、n型半導体化が実現し、キャリア輸送特性が明らかになったことは本物質の太陽電池応用に向けて意義をもつ。本物質は熱電材料としても有望視されており、本研究をきっかけにBaZrS3が太陽電池材料としてだけでなく、熱電材料も含めた広くエネルギー変換材料として研究が進展することが期待される。
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